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Efeito da degradação do eletrodo metálico no desempenho eletromecânico de atuadores baseados em compósitos de polímero ionomérico e metal

Processo: 20/10588-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de novembro de 2020
Vigência (Término): 31 de outubro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Carlos Henrique Scuracchio
Beneficiário:Marina de Sousa de Paula
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Polímeros   Sensores eletromecânicos   Materiais não metálicos   Campo elétrico   Condutividade elétrica   Eletrodos

Resumo

Compósitos de polímero ionomérico e metal (IPMCs) são materiais inteligentes que possuem uma estrutura do tipo sanduíche metal/polímero/metal e são capazes de se deformarem em resposta a estímulos elétricos e vice-versa. Além disso, possuem baixa densidade, flexibilidade, biocompatibilidade e baixa tensão de acionamento. Logo, são materiais promissores para uma ampla gama de aplicações: atuadores, sensores, em robótica e como músculos artificiais. O mecanismo de operação destes dispositivos consiste na migração de íons hidratados no interior dos canais ionoméricos do polímero em resposta a um campo elétrico gerado após a aplicação de uma diferença de potencial (DDP) nos eletrodos metálicos, causando uma deformação mecânica. Por este motivo, seu desempenho eletromecânico depende de vários fatores, como intensidade do estímulo elétrico, contra-íon incorporado à membrana e integridade dos eletrodos metálicos após vários ciclos de atuação. O Nafion é o polímero eletroativo mais utilizado para a preparação de IPMCs. Da mesma forma, metais nobres como ouro (Au) e platina (Pt), que possuem elevada condutividade elétrica e resistência a oxidação, são os elementos mais utilizados para a formação de eletrodos. Para qualquer elemento metálico depositado, é considerado que a falha do eletrodo ocorre por fadiga, resultando em redução progressiva da condutividade elétrica, a qual se intensifica com o aumento da amplitude de deflexão e com o aumento do número de ciclos. Este é um dos principais desafios associados à redução do desempenho eletromecânico de IPMCs ao longo do tempo. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo verificar a influência da intensidade da DDP aplicada, da amplitude e número de ciclos no desempenho eletromecânico de IPMCs em 3 regiões distintas, após 10, 30 e 50 mil ciclos completos de atuação. Neste trabalho, será utilizado o Nafion 117 como polímero eletroativo e Pt para a formação dos eletrodos. Para a preparação de IPMCs, será utilizado o método de Oguro.