Condutividade AC de compósito de PDMS elastomérico reforçado com fibras de açaí recobertas com PANI.

Abstract

O desenvolvimento de compósitos poliméricos condutivos reforçados (CPCs) com fibras vegetais sob efeitos de deformação mecânica é um tema atraente cientifico e tecnologicamente. Este trabalho tem por objetivo investigar e compreender o comportamento da condutividade alternada, σ*(ω) = σ´(ω) + iσ´´(ω) (ω = 2f), de CPCs à base de fibras naturais de açaí (FNA) recobertas com polianilina (PANI) e dispersas em matriz de polidimetilsiloxano (PDMS), em faixas de pressão (P) e frequência elétrica (f) iguais a, respectivamente, 0 à 200 kPa e 1 à 105 Hz. Os resultados obtidos de σ*( f) como função de P e ω mostram os comportamentos de percolação e quasiuniversal da condutividade alternada [σ´( f)  f s com s  0,8] a partir de 50 kPa e de razões FNA-PANI/PDMS iguais ou superiores a 7%. Os resultados obtidos foram investigados a partir de modelos teórico-experimentais baseados em aproximações de meio efetivo, mecanismos de percolação e condução em meios sólidos desordenados. Como resultado, a aproximação do meio efetivo (EMA - Effective Medium Aproximation) mostrou-se adequada para representar os materiais com fases distintas, miscíveis, dielétricas e condutoras obedecendo, para tanto, o limiar de percolação elétrica do sistema FNA-PANI/PDMS. Em paralelo, a resposta elétrica da FNA recoberta com PANI foi investigada pelo modelo de energia livres e aleatórias (RFEBRandom Free Energy Barrier Model) que mostra, além da característica quasi-universal de σ´(f), que tanto a frequência quanto a pressão atuam no sentido de confinar os portadores de carga em regiões mais localizadas nas fibras recobertas com polímero condutor tornando, assim, o sistema mais condutivo. Consequentemente, as dependências de Sf com P e f sugerem variações geométricas de, respectivamente, esférica para colunar e interdomínio para interfibras. Portanto, o presente trabalho contribuiu para a compreensão dos mecanismos de condução em novos compósitos flexíveis à base de PANI, FNA e PDMS e, portanto, para o estudo do desempenho elétrico e desenvolvimento de sensores de deformação totalmente poliméricos.