Obtenção e caracterização de IPMCs tendo como material eletroativo nanocompósitos de copolímeros tribloco estireno-butadieno-estireno/nanocrsitais de celulose.

• Processo: 22/14231-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Carlos Henrique Scuracchio
• Beneficiário: Paulo Oliveira Gall
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Copolímeros em bloco Polímeros
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização eletromecânica | Copolímeros em bloco | Ipmc | músculos artificiais | Polímeros eletroativos | polímeros sulfonados | Polímeros

Resumo

Os compósitos polímero ionomérico-metal (ou IPMC, do inglês Ionomeric Polymer Metal Composite) se destacam pela sua capacidade de agirem como atuadores mecânicos, sendo objeto de pesquisa em áreas como robótica e medicina, e também como sensores elétricos ou de deformação. Sua estrutura consiste de uma camada de polímero eletroativo do tipo ionomérico entre duas camadas de eletrodos metálicos. Este arranjo, quando submetido a um estímulo elétrico, sofre uma deformação relativa à voltagem aplicada, sendo que o inverso, a aplicação de uma deformação que resulta em uma resposta elétrica, também é possível. O material mais usado em estudos de IPMCs é o Nafion, um polímero sulfonado de cadeia perfluorada que, apesar de possuir ótimas propriedades de condução iônica, traz consigo algumas desvantagens como alto custo, baixa reciclabilidade e biodegradabilidade, e perda de condutividade em ambientes de baixa umidade ou em altas temperaturas. Por outro lado, através da sulfonação da cadeia polimérica podemos alcançar as propriedades condutoras de interesse, a partir de outros polímeros, inclusive comerciais, além de modificar a interação entre os monômeros constituintes de modo a formar nanoestruturas que auxiliam no processo de condução. O uso de um polímero em bloco como SBS (estireno-butadieno-estireno) agrega também às propriedades mecânicas do compósito, já que este age como um elastômero em temperatura ambiente, mas pode ser manipulado como um termoplástico em temperaturas maiores. Outro ponto de interesse é o estudo da incorporação de cargas, em especial, de origem renovável, para modificação tanto das propriedades mecânicas quanto dos mecanismos de condução iônica do polímero eletroativo. Assim, o uso de nanocristais de celulose, os quais possuem um alto caráter hidrofílico, pode vir a auxiliar na condução iônica do material como também nas propriedades mecânicas do mesmo, além de ser um passo a mais no sentido de se conseguir sensores baseados em materiais de fontes renováveis. Neste contexto, o projeto propõe a sulfonação de um copolímero do tipo SBS, a incorporação e dispersão de nanocristais de celulose e o uso do compósito resultante na fabricação de IPMC e sua caracterização para uso como atuador mecânico.