Fabricação de eletrodos de carbono alongáveis utilizando laser de CO2

• Processo: 23/16254-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 12 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 11 de agosto de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Murilo Santhiago
• Beneficiário: Leonardo Hideki Hasimoto
• Supervisor: Charles Henry
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Colorado State University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 22/00955-0 - Estudo da influência de deformações mecânicas no desempenho de dispositivos esticáveis baseados em MoS2 para aplicação na área de energia, BP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: co2 laser | Electrochemical Sensors | Laser-induced graphene | Stretchable electrodes | Eletroquímica

Resumo

No projeto de pesquisa de doutorado no país, eletrodos alongáveis baseados em ouro e polidimetilsiloxano (PDMS) foram desenvolvidos com sucesso, garantindo boa condutividade elétrica mesmo após deformação de 20 %. Entretanto, apesar do sucesso no desenvolvimento, ouro é um metal nobre e apresenta alto custo de produção. Dessa maneira, visando minimizar os custos dos eletrodos empregados atualmente, alternativas mais economicamente viáveis precisam ser investigadas. Alótropos de carbono como materiais condutores de eletricidade são atrativos devidos a sua ampla disponibilidade, alta estabilidade química e boa condutividade elétrica. Além disso, a conversão direta de superfícies ricas em carbono em trilhas condutoras através de um processo de escrita direta com laser (LDW) demonstrou ser promissora para o desenvolvimento de dispositivos flexíveis em diferentes áreas, apresentando vantagens como seletividade espacial, alta resolução e escalabilidade. O material baseado em carbono sintetizado, conhecido como grafeno induzido por laser (LIG), já foi aplicado para o desenvolvimento de sensores e biosensores, medidores de tensão e supercapacitores por exemplo. Dessa maneira, como inicialmente descrito no projeto de pesquisa de doutorado para a Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE), o desenvolvimento de eletrodos baseados em PDMS/LIG será estudado utilizando um sistema de laser de CO2 (10.6 µm em comprimento de onda). Os desempenhos elétrico e eletroquímico dos eletrodos produzidos serão investigados. Em adição, diferentes parâmetros como velocidade, frequência e potência, serão estudados visando obter o melhor desempenho. Técnicas de caracterização como espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal a laser serão conduzidas para provar a grafitização de superfícies e investigar a morfologia dos filmes condutores.