PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS: NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS/POLÍMERO CONDUTOR

RESUMO

Nesse plano de trabalho propomos a síntese dos nanocompósitos de nanopartículas magnéticas/silicona/polímero condutor. Foram preparadas nanopartículas magnéticas de magnetita (Fe₃O₄) de ferrita de cobalto (CoFe₃O₄) e de maguemita (g -Fe₂O₃). Foram utilizados o polímero condutor polipirrol e o elastômero borracha de polidimetilsiloxano. Os dois tipos de nanocompósitos preparados foram: i) nanocompósito de nanopartículas magnéticas dispersas na matriz elastomérica com filme de polipirrol suportado na superfície do mesmo; ii) nanocompósito de nanopartículas magnéticas encapsuladas com uma camada de polipirrol. As condutividades dos nanocompósitos dispersos foram avaliadas pelo método de quatro pontas e os valores obtidos encontram-se na mesma ordem de grandeza da condutividade do polipirrol puro.

Palavras-Chave: nanocompósito, nanopartículas, polímero condutor, polipirrol

Uma área de intensa pesquisa, tanto fundamental como tecnológica, envolve a preparação e caracterização de materiais nanoestruturados, os quais se referem a estruturas com dimensões entre 1 e 100 nm. Nessa escala de tamanho, os materiais apresentam propriedades elétricas, ópticas, magnéticas e químicas diferenciadas em relação às propriedades de volume dos mesmos materiais [1].

Uma das formas de se obter nanoestruturas é através da preparação de nanocompósitos, a partir de uma fase hospedeira (matriz) e uma fase convidada com dimensões nanométricas. A área de compósitos é extremamente rica em exemplos onde os efeitos sinérgicos da interação polímero/polímero, polímero/sólidos inorgânicos, polímero/metal, propiciam a obtenção de materiais com novas, interessantes e imprescindíveis propriedades [2].

As sínteses das nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) e de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄) foram realizadas pelo método de coprecipitação em meio aquoso. A síntese das nanopartículas de maguemita (g -Fe₂O₃) foi realizada através da oxidação da magnetita utilizando nitrato de ferro (III) em meio ácido. O método de preparação de fluido magnético se baseia na dispersão das nanopartículas funcionalizadas com ácido oleico (C₁₈H₃₄O₂) em solvente orgânico.

Nanocompósitos de nanopartículas magnéticas/silicona (NP/Si) foram preparados a partir da mistura de adesivo de silicona (Flexite - Alba) e fluidos magnéticos orgânicos. Essas misturas foram deixadas sob agitação mecânica e foram então espalhadas em moldes de politetrafluoretileno (Teflon) e deixadas em repouso para evaporação do solvente. Os nanocompósitos foram modificados superficialmente com solução oxidante de KMnO₄ em meio ácido.

Nanocompósitos de nanopartículas magnéticas/silicona/polipirrol (NP/Si/PPi) foram preparados a partir dos nanocompósitos NP/Si, intumescendo-os em pirrol e seguidamente formando o filme de polipirrol no mesmo através da polimerização oxidativa com FeCl₃.6H₂O. Foram realizadas medidas de condutividade a tensão constante (dc) nos nanocompósitos, usando o método de quatro pontas.

A encapsulação das nanopartículas de maguemita com polipirrol foi realizada através da adsorção em meio aquoso de cloreto de cetilpiridina (CCP, C₂₁H₃₈ClN.H₂O) nas nanopartículas e em seguida a adsorção de pirrol e seguidamente formando o filme de polipirrol na superfície das nanopartículas.

A encapsulação das nanopartículas de maguemita com polipirrol foi realizada através da adsorção em meio aquoso de pirrol e seguidamente formando o filme de polipirrol na superfície das nanopartículas.

Figura 1. Fotomicrografias dos nanocompósitos NP/Si (A) e NP/Si/PPi (B).

A tabela 1 traz os valores de condutividade elétrica (s ) de Si/PPi e NP/Si/PPi em três concentrações de g -Fe₂O₃, em ambos os lados das amostras. Os valores de s para esses nanocompósitos mantiveram a ordem de grandeza de 10¹ S.m^-1.

Tabela 1. Condutividade elétrica de Si/PPi e NP/Si/PPi.

Foram obtidos nanocompósitos magnéticos e eletricamente condutores suportados em matriz elastomérica de silicona. A concentração de nanopartículas magnéticas não afeta a condutividade dos filmes de polipirrol nos nanocompósitos.

[1] LESLIE-PELECKY, D.L. Magnetic Properties of Nanostructured Materials. Chemistry of Materials, vol. 8, p. 1770-1783, 1996.

[2] HOFMANCARIS, C.H.M. Polymers at the surface of oxide nanoparticles. New Journal of Chemistry, vol. 18, p. 1087-1096, 1994.

Fonte de Financiamento: CNPq-PIBIC/UFG