Compósitos poliméricos de grafeno para aplicação em sensores e blindagem eletromagnética

Abstract

O grafeno é um alótropo do carbono que apresenta excelentes características elétricas, ópticas e mecânicas. Suas propriedades são de grande interesse em diferentes campos da indústria, além de ser um dos principais aditivos em compósitos poliméricos, a fim de unir as características desses materiais e obter diferentes compostos como, por exemplo, melhoria das características condutoras. Neste trabalho reporta-se a obtenção do grafeno a partir do grafite, através do método de redução química do óxido de grafeno. Processos de modificação da estrutura do óxido com determinados grupos, favoreceram a utilização do material em diferentes matrizes poliméricas, formando compósitos com características fundamentais para aplicações específicas, a saber, materiais para embalagens e/ou tintas de proteção antiestática, materiais eficientes contra blindagem eletromagnética e compostos como ativos em sensores químicos do gás hidrogênio. O óxido de grafeno, modificado e reduzido com aminoácidos, foi obtido de forma a evitar o uso de reagentes tóxicos, tornando-se um material com boas propriedades elétricas e com ótima dispersão em água. Dessa forma, foi possível utilizá-lo como aditivo em uma matriz de polivinil álcool (PVA) que também é solúvel em água, levando à preparação de filmes homogêneos, com baixo limiar de percolação, ou seja, passando de material isolante para semicondutor mesmo com baixas concentrações de aditivo (0,5%). Esses filmes compósitos semicondutores, puderam ser avaliados quando às suas propriedades elétricas e térmicas para aplicações como materiais antiestáticos e, com alterações de determinados parâmetros, se mostraram promissores como materiais para blindagem eletromagnética - podendo substituir materiais comerciais a base de metais. Por outro lado, fazendo uso de uma modificação covalente com polianilina (PANI), o mesmo óxido de grafeno foi preparado através de modificação superficial com com fenilenodiamina e caracterizado quanto a sua capacidade sensora, juntamente com a PANI, na presença de gás hidrogênio. Sendo, então, apresentados diferentes compósitos a partir de um mesmo aditivo, o grafeno, que pode resultar em novos materiais eletrônicos com distintas aplicações.