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Desenvolvimento de nanoestruturas e filmes de ZnO para extração de energia: nanogeradores e piezotrônicos

Resumo

Esta proposta pretende em uma primeira etapa preparar nanoestruturas de óxido de zinco (ZnO) sem ou com superfície modificada com metal, bem como nanocompósitos de celulose /ZnO sendo o ZnO cristalizado dentro ou na superfície do filme de celulose por síntese hidrotérmica convencional e assistida por microondas. Serão estudadas as condições físicas e químicas dos processos de sínteses. O acompanhamento da síntese deverá ser feito basicamente por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (EC-MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de elétrons para identificar crescimento anisotrópico do ZnO. A segunda etapa do projeto consiste na preparação de filmes texturizados a partir da deposição das nanoestruturas ou nanoclusters utilizando eletroforese. Neste caso, as nanoestruturas obtidas serão utilizadas para preparar suspensões coloidais estabilizadas com a adição de diferentes surfactantes. Para garantir uma dispersão homogênea das nanoestruturas será feito um estudo para determinar a melhor razão molar de nanoestruturas:surfactantes. As suspensões serão caracterizadas quanto à morfologia da partícula/cluster, distribuição de tamanho de partículas, funcionalidade da superfície catiônica e potencial zeta. Os filmes das nanoestruturas sem ou com superfície modificada serão formados sobre diferentes substratos por deposição eletroforética. Nesta etapa, será analisada a influência de fatores como tensão e tempo de deposição, concentração das suspensões nas dimensões das nanoestruturas e dos arranjos para a obtenção de filmes texturizados para aplicações em nanopiezoeletricos. A cristalinidade e a composição dos filmes serão examinadas por difração de raios X (DRX). O tamanho das partículas, morfologia e espessura dos filmes serão determinados com o uso das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). As propriedades piezelétricas dos arranjos das nanoestruturas de ZnO serão obtidas pela técnica Piezoresponse Force Microscopy (PFM). Estas medidas serão realizadas em colaboração com o grupo da universidade de AVEIRO Portugal. O grupo brasileiro possui um equipamento de AFM e adquiriu os complementos visando caracterização de materiais nanometricos ou não com propriedades piezoeletricas. Esta técnica e a única maneira de se caracterizar nano ou meso estruturas quanto as suas propriedades elétricas. E importante ressaltar que não existe, nos dias de hoje, outra ferramenta que possa medir de maneira simples a resposta eletromecânica de nanofios ou nanocintas de ZnO. Portanto, temos também como finalidade a capacitação do grupo brasileiro para uso da técnica PFM e interpretação dos dados. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
AMORESI, RAFAEL A. C.; FELIX, ANDERSON A.; BOTERO, ERITON R.; DOMINGUES, NELSON L. C.; FALCAO, EVARISTO A.; ZAGHETE, MARIA A.; RINALDI, ANDRELSON W. Crystallinity, morphology and high dielectric permittivity of NiO nanosheets filling Poly(vinylidene fluoride). CERAMICS INTERNATIONAL, v. 41, n. 10, B, p. 14733-14739, DEC 2015. Citações Web of Science: 13.

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