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Título: Síntese e caracterização de partículas de SiO2 e SiO2/polímero : uma análise sistemática de metodologias para obtenção de morfologias complexas.
Autor(es): Lopes, Isabela Maria Ferreira
Orientador(es): Junqueira, Rosa Maria Rabelo
Palavras-chave: Sol-gel
Polimerização
Engenharia de superfícies
Partículas coloidais
Data do documento: 2018
Membros da banca: Junqueira, Rosa Maria Rabelo
Novack, Kátia Monteiro
Houmard, Manuel Noel Georges
Mansur, Herman Sander
Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Referência: LOPES, Isabela Maria Ferreira. Síntese e caracterização de partículas de SiO2 e SiO2/polímero : uma análise sistemática de metodologias para obtenção de morfologias complexas. 2018. 94 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Resumo: Partículas coloidais de morfologias complexas podem ser definidas como estruturas de escalas micro e/ou nanométrica que não possuem forma esférica. As morfologias não convencionais desses materiais são interessantes já que conferem aos mesmos propriedades diferenciadas, o que abre possibilidades em aplicações como catálise, componentes óticos e eletrônicos, sensores, materiais compósitos e revestimentos funcionais. Dentro da diversidade de composições das partículas de morfologias complexas, as formadas por óxidos, polímeros, ou da mistura entre eles, são destaque, podendo ser obtidas a partir de diversos métodos e precursores. Essa tese teve como objetivo sintetizar e caracterizar partículas com morfologias complexas utilizando diferentes estratégias que envolveram processos de síntese, modificação e polimerização. Cinco morfologias foram estudadas: partículas de SiO2 com forma alongada obtidas em emulsão e que variações nos parâmetros de síntese deram origem a estruturas com morfologias similares a (i) bastões e (ii) serpentes; partículas com morfologia de (iii) pirulitos e composição SiO2/polímeros obtidas por polimerização radicalar por transferência de átomo; partículas com morfologia de (iv) bonecos de neve e composição SiO2/poliestireno obtidas por polimerização em emulsão; e partículas com morfologia de (v) flores e composição SiO2/PMMA obtidas por polimerização em dispersão. Foram realizados estudos sobre influências dos parâmetros de síntese na morfologia final das partículas obtidas e possíveis processos de crescimento foram discutidos e comparados com informações elucidadas na literatura. Técnicas como MEV, MET, FTIR, adsorção de N2, DLS, MFA, FTIR e termogravimetria foram empregadas nas etapas de caracterizações das estruturas. No final do trabalho, foi realizada uma análise detalhada sobre as metodologias de síntese e das características das partículas obtidas em cada uma delas. Essa análise permitiu avaliar o que foi desenvolvido de forma sistemática, discutindo características positivas e desvantagens a partir de um ponto de vista aplicado e funcional, que analisa possibilidades de emprego das partículas em largas escalas. Os resultados mostraram que das cinco morfologias estudadas, três apresentaram formas definidas de acordo com o esperado, as com forma de bastões, de serpentes e de flores. As três apontaram viabilidade no processo de síntese, já que os mesmos foram reprodutíveis e a avaliação das metodologias sugeriu possibilidade de obtenção em largas escalas. Além disso, as três morfologias exibiram facilidade na dispersão das estruturas em solventes polares como água e etanol sem ocorrência de aglomerações, indicando potencial das partículas para serem incorporadas em diferentes matrizes.
Resumo em outra língua: Colloidal particles from nano to micrometric scale are referred as having complex morphologies when their shape departs from spherical. Such non-conventional morphologies are interesting since they can add functionalities that allow for applications such as catalysis, optical and electronic components, sensors, composite materials and functional coating. Within the diversity of compositions of the particles with complex morphologies, those formed by oxides and oxide/polymer are highlight and can be obtained from various methods and precursors. The objective of this thesis was to synthetize and to investigate particles with complex morphologies obtained by different methodologies and precursors. Five morphologies were obtained and studied: elongated SiO2 particles derived from an emulsion in which changes in certain parameters led to (i) rod-like and (ii) snake-like structures; (iii) lollipop-like SiO2/polymer particles obtained by atom transfer radical polymerization; (iv) snowman-like SiO2/polystyrene particles obtained by polymerization in emulsion; and (v) flower-like SiO2/PMMA particles synthesized by polymerization in dispersion. The influence of some parameters was investigated, and the final morphologies and possible growth mechanisms were discussed and compared with what is found in the literature. Techniques as SEM, TEM, FTIR, N2 adsorption, DLS, AFM and thermogravimetric analysis were used to study the structures. In the end of the wok, a detailed analysis of the synthesis methodologies and a thorough characterization of the nanoparticles were performed. Such analysis allowed for an evaluation of the realized work, emphasizing advantages and draw-backs from an applied and functional point of view. According to the results, from the five studied morphologies, the rod-, serpent- and flower-like were the most promising regarding to defined morphology, reproducibility and scalability of production. In addition, these three different particles could be dispersed in polar solvents as water and ethanol which indicate potential to be incorporated in distinct matrixes.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10079
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 31/07/2018 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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