Desenvolvimento de atuador utilizando compósito de polímero iônico e metal

Abstract

Os polímeros inteligentes são uma classe de materiais com capacidade de realizar atividades programadas mediante estímulos químicos e/ou físicos definidos. Os polímeros eletroativos apresentam, entre outras especificidades, mecanismo de movimentação baseado em migração iônica dentro da malha polimérica. Alguns materiais ainda possuem a capacidade de produzir uma diferença de potencial elétrico ao ser aquecido em uma de suas faces/extremidades. De modo que, além de atuador, o material também funciona como gerador de tensões elétricas. Este trabalho teve como objetivo produzir um dispositivo a partir de uma nova combinação de polímeros, através da formação de redes poliméricas semi-interpenetrantes (semi-IPN), utilizando o poli (4-estirenossulfonato de sódio) como polímero iônico e a poliacrilamida como polímero base. Após a reação de poliadição, o material resultante é associado a eletrodos metálicos. O dispositivo foi montado de modo a gerar movimento no sentido horizontal, evitando interferência de fatores externos. O comportamento elétrico do filme produzido foi registrado durante aquecimento gradual, demonstrando seu potencial como gerador termoelétrico, através do efeito Seebeck, sendo registrado um pico de 1.675 mV ao atingir a temperatura de 69° C. Eletrodos de alumínio, além de oxidarem rapidamente após aplicação de uma corrente elétrica, apresentam uma adesão mais fraca ao filme produzido. A utilização do ouro, minimiza a oxidação do eletrodo e oferece uma melhor adesão do metal ao polímero permitindo, pela junção destes fatores, a reversão do movimento do dispositivo. O material foi caracterizado quimicamente, através de análise do espectro de infravermelho com transformada de Fourier com acessório para Reflectância Total Atenuada e de análise por espectroscopia por dispersão de energia, morfologicamente através de teste de intumescimento e microscopia eletrônica de varredura e eletroquimicamente através de espectroscopia de impedância eletroquímica. As propriedades físicas da blenda polimérica foram definidas termicamente através de análise termogravimétrica e de calorimetria diferencial de varredura, e do teste de tração.