Fabricação de membranas eletrofiadas reversivelmente termocrômicas de poli (fluoreto de vinilideno) com pigmento termocrômico para o desenvolvimento de sensores de temperatura

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Fabricação de membranas eletrofiadas reversivelmente termocrômicas de poli (fluoreto de vinilideno) com pigmento termocrômico para o desenvolvimento de sensores de temperatura

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dc.contributor Universidade Federal de Santa Catarina. pt_BR
dc.contributor.advisor Merlini, Claudia
dc.contributor.author Corrêa, Raiana Roberta
dc.date.accessioned 2023-12-13T17:54:26Z
dc.date.available 2023-12-13T17:54:26Z
dc.date.issued 2023-11-29
dc.identifier.uri https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/253086
dc.description TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico, de Ciências Exatas e Educação. Engenharia de Materiais. pt_BR
dc.description.abstract Materiais capazes de modificar suas características em resposta à estímulos provenientes do ambiente externo, como mudanças de temperatura, pH, umidade, pressão e campos elétricos e magnéticos, desempenham papéis significativos em uma variedade de campos de aplicação. Materiais termocrômicos, que têm a capacidade de alterar sua coloração em resposta à temperatura, proporcionam um meio de acompanhar e identificar mudanças térmicas. Essa capacidade torna o termocromismo uma ferramenta útil em várias aplicações, incluindo a fabricação de sensores de temperatura, e em diversas áreas onde é necessário ter monitorização térmica. Dentro deste contexto, neste estudo foram fabricadas membranas de poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) com a adição de 5, 10, 15 e 20%m de pigmento termocrômico por meio do processo de eletrofiação, para o desenvolvimento de sensores de temperatura. Inicialmente, o pigmento termocrômico comercial foi caracterizado por meio de Microscopia Óptica, revelando partículas esféricas de diversos tamanhos. A análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) evidenciou que o pigmento é composto por microcápsulas com diâmetros variados de 0,3 a 7 μm. A análise de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) confirmou a presença de melamina-formaldeído como matriz de revestimento das microcápsulas. A análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) revelou que a média da transição termocrômica do pigmento, observada durante o primeiro e o segundo aquecimento no DSC, é de aproximadamente 39,9 °C. As análises MEV indicaram que algumas partículas não foram devidamente encapsuladas nas fibras, formando aglomerados e reduzindo o diâmetro das fibras em áreas específicas da membrana, especialmente com maior concentração de pigmento. No entanto, a eletrofiação mostrou-se eficiente na fabricação de materiais responsivos a estímulos, proporcionando uma resposta termocrômica rápida nas membranas. As propriedades termocrômicas das membranas permaneceram estáveis mesmo após 20 ciclos consecutivos de aquecimento e resfriamento, indicando uma propriedade termocrômica reversível. Essas membranas apresentaram uma transição de temperatura entre 40,7 °C e 41,1 °C, confirmada pela Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), apresentando uma transição de cor gradual do cinza para o branco com o aumento da temperatura, indicando notáveis propriedades para atuarem como sensores de temperatura. pt_BR
dc.description.abstract Materials capable of modifying their characteristics in response to stimuli from the external environment, such as changes in temperature, pH, humidity, pressure, and electric and magnetic fields, play significant roles in a variety of fields of application. Thermochromic materials, which have the ability to change their color in response to temperature, provide a means of tracking and identifying thermal changes. This ability makes thermochromism a useful tool in a variety of applications, including the manufacture of temperature sensors, and in various areas where thermal monitoring is required. In this context, in this study, poly (vinylidene fluoride) (PVDF) membranes were fabricated with the addition of 5, 10, 15, and 20 wt% of thermochromic pigment by the electrospinning process, for the development of temperature sensors. Initially, the commercial thermochromic pigment was characterized by Optical Microscopy, revealing spherical particles of various sizes. Scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that the pigment is composed of microcapsules with diameters ranging from 0.3 to 7 μm. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy analysis confirmed the presence of melamine-formaldehyde as the microcapsules' coating matrix. The Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis revealed that the average thermochromic transition of the pigment, observed during the first and second heating in DSC, is approximately 39.9 °C. SEM analyses indicated that some particles were not properly encapsulated in the fibers, forming agglomerates and reducing the fiber diameter in specific areas of the membrane, especially with higher pigment concentration. However, electrospinning proved to be efficient in the fabrication of stimulus-responsive materials, providing a fast thermochromic response in the membranes. The thermochromic properties of the membranes remained stable even after 20 consecutive cycles of heating and cooling, indicating a reversible thermochromic property. These membranes showed a temperature transition between 40.7 °C and 41.1 °C, confirmed by differential scanning calorimetry (DSC), showing a gradual color transition from gray to white with increasing temperature, indicating remarkable properties for acting as temperature sensors. pt_BR
dc.format.extent 102 f. pt_BR
dc.language.iso pt_BR pt_BR
dc.publisher Blumenau, SC pt_BR
dc.rights Open Access. en
dc.subject Materiais inteligentes pt_BR
dc.subject Termocromismo pt_BR
dc.subject Eletrofiação pt_BR
dc.title Fabricação de membranas eletrofiadas reversivelmente termocrômicas de poli (fluoreto de vinilideno) com pigmento termocrômico para o desenvolvimento de sensores de temperatura pt_BR
dc.type TCCgrad pt_BR


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