Membranas poliméricas reforçadas com celulose nanofibrilada e nanocristais de celulose: caracterização das propriedades micromecânicas e compressivas e avaliação da sua influência na filtração de aerossóis

• Processo: 19/20626-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Construção Civil
• Pesquisador responsável: Holmer Savastano Junior
• Beneficiário: Rachel Passos de Oliveira Santos
• Supervisor: Gregory C. Rutledge
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 17/19549-3 - Preparação de novos materiais para aplicação como sistemas de filtração e avaliação da sua eficiência em dispositivos de condicionamento de ar para edificações: Mats de nanofibras/fibras ultrafinas, sheets porosos e materiais multi-estruturados polimérico, BP.PD
• Assunto(s): Qualidade do ar interno Materiais de construção Micromecânica Celulose Filtração
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Celulose como agente de reforço | Filtração de aerossóis | Membranas bio-baseadas | Propriedades micromecânicas e compressivas | Qualidade do ar de ambientes interiores | Materiais de Construção Civil

Resumo

Devido a características favoráveis como elevada porosidade, assim como elevada área superficial específica, membranas preparadas via eletrofiação são cada vez mais utilizadas como filtros de ar. Embora elas apresentem essas características favoráveis, há também algumas desfavoráveis, como exemplo insatisfatórias propriedades mecânicas, elevada compressibilidade e baixa eficiência de filtração, o que pode limitar o uso dessas membranas como filtros de aerossóis. O atual projeto de pós-doutorado possui como foco a produção de membranas preparadas via eletrofiação, baseadas em polímeros de commodity reforçadas com celulose nanofibrilada (NFC), para serem utilizadas como filtros de ar de ambientes interiores, visando a combinação ideal entre porosidade, permeabilidade e resistência mecânica. Em caráter complementar ao que vem sendo desenvolvido, o projeto de estágio BEPE propõe uma melhor compreensão das propriedades micromecânicas de membranas preparadas via eletrofiação, baseadas em poliacrilonitrila (PAN) e poli(metacrilato de metila) (PMMA) e reforçadas por NFC e nanocristais de celulose (CNCs), via testes de tração de uma única fibra e também da membrana (rede de fibras). As propriedades compressivas desses materiais compósitos também serão avaliadas, assim como a influência sobre elas do processo de recozimento térmico (visando a melhoria das propriedades mecânicas das membranas). Aerossóis sólidos e líquidos serão gerados e testes de filtração serão realizados. Assim, além das propriedades mecânicas e compressivas dos materiais, os parâmetros de filtração, como queda de pressão, serão avaliados e otimizados , com foco na performance de membranas bio-baseadas (compósitos) preparadas via eletrofiação para aplicação como filtros HEPA (high-efficiency particulate air filters) visando a qualidade do ar de ambientes interiores. (AU)

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)

SANTOS, RACHEL PASSOS DE OLIVEIRA; HAO, JUNLI; FROLLINI, ELISABETE; SAVASTANO JUNIOR, HOLMER; RUTLEDGE, GREGORY C.. Aerosol filtration performance of electrospun membranes comprising polyacrylonitrile and cellulose nanocrystals. JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, v. 650, p. 10-pg., 2022-05-15. (17/19549-3, 19/20626-8)

SANTOS, RACHEL PASSOS DE OLIVEIRA; HAO, JUNLI; INNOCENTINI, MURILO DANIEL DE MELLO; FROLLINI, ELISABETE; SAVASTANO JUNIOR, HOLMER; RUTLEDGE, GREGORY C.. Composite electrospun membranes based on polyacrylonitrile and cellulose nanofibrils: Relevant properties for their use as active filter layers. Separation and Purification Technology, v. 311, p. 13-pg., 2023-04-15. (17/19549-3, 19/20626-8)