Desenvolvimento de atuadores inteligentes de hidrogéis de nanofibrilas de celulose integrando polímeros responsivos e amiloides com sensibilidade térmica e ao ph

• Processo: 25/04899-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juliana da Silva Bernardes
• Beneficiário: Gustavo Oliva Amaral
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/00989-7 - Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol), AP.CEPID
• Assunto(s): Atuadores Nanocelulose Materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: amilóides | Atuadores | nanocelulose | pH-responsivo | Termorresponsivo | Materiais

Resumo

A nanocelulose, como um material inovador, tem se destacado devido à suas características intrínsecas, tal qual sua biodegradabilidade e potencial para substituir polímeros sintéticos. Sua combinação com outros materiais poliméricos permite a criação de atuadores inteligentes com características responsivas a estímulos de temperatura e pH, com aplicações em biomedicina e robótica suave. No entanto, desafios como o balanceamento entre responsividade e durabilidade ainda precisam ser superados. Dessa forma, o projeto proposto tem como objetivo desenvolver hidrogéis inteligentes que possam ser utilizados como atuadores combinando a termorresponsividade do poli(di(etilenoglicol) metil éter metacrilato) (PDEGMA) e a pH-responsividade das nanofibrilas de celulose (CNFs) oxidadas e CNFs oxidadas (TO-CNFs) combinadas com fibrilas amiloide (AFs), criando estruturas bilayer e de gradiente, com o objetivo de investigar e comparar suas características físico-químicas, propriedades mecânicas e de responsividade a estímulos térmicos e de pH. Para alcançar esse objetivo, serão preparados hidrogéis de CNFs + PDEGMA, TO-CNFs e TO-CNFs + AFs que serão caracterizados pelas técnicas de: espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia no ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de transmissão criogênica (Cryo-TEM) e reologia. Posteriormente, será realizado a manufatura dos atuadores de bilayer e de gradiente, no qual planeja-se a realização de análises para caracterizar e mensurar os níveis de respostas aos estímulos térmicos e de pH das estruturas. Tais ensaios mecânicos serão combinados a simulações de mecânica estrutural, permitindo correlacionar quantitativamente as respostas físico-químicas dos atuadores de hidrogéis às suas deformações mecânicas. Os dados serão analisados e replicados para diferentes rotas de síntese, permitindo avaliar estatisticamente a durabilidade, a reprodutibilidade e a repetibilidade das respostas mecânicas dos hidrogéis inteligentes de nanocelulose. (AU)