Preparo e caracterização de compósito cerâmica/polímero para detecção de radiação ionizante e não-ionizante

• Processo: 08/06552-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2011
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Walter Katsumi Sakamoto
• Beneficiário: Walter Katsumi Sakamoto
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais compósitos Materiais cerâmicos Dielétricos Sensores eletromecânicos Transdutores Semicondutores Radiação ionizante Raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: compósito | constante dielétrica | piroeletricidade | Radiação X | sensor | materiais compósitos

Resumo

Sensores piroelétricos trabalham como um transdutor térmico, convertendo o fluxo térmico não-quantificado em uma quantidade mensurável ou de carga elétrica, ou de voltagem, ou de corrente elétrica. Após a proposta de uso do sensor piroelétrico como transdutor térmico, cerâmicas ferroelétricas, polímeros ferroelétricos e cristais à base de lítio, têm sido usados para medir e detectar energias radiantes ionizantes e não ionizantes. A proposta é fabricar um compósito cerâmica/polímero para ser usado como detector de radiação, desde o infravermelho até radiação gama. Os filmes compósitos serão fabricados com a conectividade 0-3, isto é, os grãos cerâmicos serão dispersos na matriz polimérica. O índice 0 indica que os grãos não estão conectados em nenhuma direção enquanto o índice 3 indica que a matriz polimérica está auto-conectada nas 3 direções. O polímero PVDF é obtido comercialmente na forma de pó e assim será usado. As cerâmicas ferroelétricas (PZT, PTCa e Pz34) também se encontram na forma de pó. O compósito será obtido pela prensagem a quente da mistura dos três materiais (ex. PZT/PVDF/PANI) em proporções diferentes de PANI para se avaliar o efeito da condutividade do compósito na performance do mesmo. Quando o polímero utilizado for o poliuretano, o compósito será obtido por "spin-coating", pois o poliol e o pré-polímero, que formam o PU, estão na forma líquida. Em principio pretende-se utilizar uma razão fixa de cerâmica (40 ou 50 vol. %) para o preparo dos filmes compósitos. A escolha destas porcentagens se deve a trabalhos anteriores com a fabricação de compósito polímero/cerâmica quando se observou que as amostras com estas porcentagens são mais flexíveis, além de mais homogêneas. Além disso, acima de 50% em volume de cerâmica começa-se a formar uma estrutura mista de conectividade 0-3 e 1-3. Uma forma alternativa para a obtenção do compósito será recobrir os grãos de cerâmica com a polianilina. Neste caso, a polianilina será sintetizada na presença da cerâmica. Inicialmente a cerâmica será colocada em uma solução de ácido clorídrico HCl 1,0 M, contendo o monômero anilina. Essa solução será mantida sob agitação mecânica por 24 h à temperatura ambiente. Em seguida, a solução será filtrada e a cerâmica será colocada em outra solução de HCl 1,0 M, contendo o agente oxidante (NH4)2S2O8. Essa solução será mantida sob agitação constante a baixa temperatura por aproximadamente 3 h.A presença da PANI (fase semicondutora) irá modificar a condutividade elétrica do material e conseqüentemente sua permissividade dielétrica. Esta mudança na constante dielétrica influi na figura de mérito, ou seja, na propriedade sensitiva do material. Também, tornando o menos isolante, o campo elétrico efetivo de polarização dos grãos cerâmicos será maior, tornando mais eficaz o processo de polarização da amostra. (AU)