Avanços em nanocompósitos multifuncionais rígidos e flexíveis à base de perovskitas modificadas com óxido de grafeno reduzido para aplicações eletro-eletrônicas

Resumo

Recentes estudos têm explorado a fabricação de nanocompósitos pela adição de materiais carbonosos com o intuito de aprimorar as propriedades. O óxido de grafeno reduzido (OGR) apresenta uma estrutura rica em sítios ativos, os quais conferem a este material uma elevada reatividade além de alta condutividade e boas propriedades mecânicas. Estas características podem potencializar as propriedades das perovskitas multifuncionais CaCu3Ti4O12 (CCTO) e CaSnO3 (CSO), permitindo o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos rígidos e flexíveis. Diante de tais aspectos, o objetivo principal deste projeto é preparar e caracterizar nanocompósitos multifuncionais de CCTO-OGR e CSO-OGR na forma de nanopós, bulks e estes materiais como carga na matriz de polidimetilsiloxano (PDMS) para a fabricação de nanocompósitos flexíveis. As nanopartículas de CCTO e CSO serão obtidas mediante o método de combustão em solução e o OGR pelo método modificado de Hummers. Será avaliado o efeito da adição de OGR ao CCTO e CSO no comportamento óptico de nanopós e (di)elétrico dos bulks, assim como a análise do percentual de carga na matriz PDMS na resposta (di)elétrica e mecânica dos nanocompósitos flexíveis. A estrutura dos nanopós será estudada utilizando as técnicas de difratometria de raios-X (DRX/Ritveld), XANES/EXAFS, espectroscopia Raman e a resposta óptica mediante ultravioleta visível (UV-vis), fotoluminescência (PL) e testes fotocatalíticos. Nos nanocompósitos cerâmicos na forma de bulk sinterizados em forno convencional será realizado um estudo comparativo da (micro-nano)estrutura e propriedades dielétricas e não ôhmicas. A estrutura dos nanocompósitos na forma de bulk será estudada por DRX/Rietveld e a (micro-nano)estrutura usando microscopia eletrônica confocal Raman para analisar as interfaces do CCTO-OGR e CSO-OGR. Serão realizadas medidas de corrente-tensão (I-V) e espectroscopia de impedância (EI) para determinação dos parâmetros que definem as propriedades não ôhmicas e dielétricas. Os nanocompósitos flexíveis serão fabricados de matriz PDMS com incorporação de nanopartículas de CCTO-OGR (PDMS/CCTO-OGR) e nanopartículas de CSO-OGR (PDMS/CSO-OGR) com diferentes cargas (10 a 60% em volume). A resposta dielétrica dos nanocompósitos flexíveis será estudada mediante medidas de impedância em função da temperatura e modelos teóricos serão usados para simular o comportamento dielétrico dos nanocompósitos. O comportamento mecânico dos nanocompósitos será avaliado mediante análises dinâmico-mecânicos e testes de acordo com as normas técnicas para determinar a resistência mecânica em tração e o módulo de elasticidade, os quais serão correlacionados com variações de densidade, microporosidade e composição. (AU)