Preparação de filmes, esferas e worms nacompósitos de celulose contendo carvão amorfo e grafeno

Resumo

A Química está desempenhando um papel fundamental na criação de soluções e alternativas para o desenvolvimento humano, exigidas pelo aumento da população mundial e pelas crescentes demandas de energia, alimentos e matérias-primas, produzidos dentro de padrões sustentáveis. Em larga extensão, sua contribuição se dá através do desenvolvimento de novos materiais e processos. Nesse cenário, materiais compósitos e nanocompósitos com estrutura, propriedades mecânicas e características funcionais arquitetadas ganham destaque nos meios acadêmico e industrial. É muito importante que a produção desses compósitos faça uso de matérias primas baratas e disponíveis em larga escala. A celulose desempenha esse papel com excelência. É hoje produzida em grande escala e tem sido empregada em trabalhos de P&D recentes para a produção de filmes, géis e aerogéis compósitos. Neste projeto, destacamos uma nova possibilidade para preparação de nanocompósitos de celulose, baseada no emprego de soluções aquosas alcalinas de celulose. Essas soluções são facilmente obtidas em laboratório, através de um processo facilmente escalonável e dispersam partículas de muitos diferentes sólidos. Nosso objetivo é utilizar soluções aquosas alcalinas de celulose para dispersar partículas funcionais, com ênfase principal em carvão amorfo e grafeno. A regeneração da celulose, com consequente incorporação das partículas em sua rede, será realizada utilizando técnicas que permitam o controle da morfologia final do produto. Serão investigadas: a formação de filmes compósitos de celulose e carvão ativo/grafeno, a produção de esferas de raio e circunferência bem definidos e de worms, fios de celulose com espessura e comprimento controlado. Além do controle da macroestrutura, será avaliado o efeito da microestrutura da celulose sobre a sua autorganização, considerando-se sua interação com partículas de carbono. As propriedades físico-químicas dos nanocompósitos criados durante este projeto serão determinadas utilizando-se uma metodologia ampla e bem conhecida neste laboratório, para que se possa avaliar sua aplicabilidade como condutores elétricos, eletrodos de baterias e supercapacitores, suportes de catalisadores, adsorventes para o tratamento de águas e como agentes de remediação e supridores de fertilizantes, defensivos e água em solos agrícolas. (AU)