Produção de nanofibras de PVA via eletrofiação de baixo custo: efeito da viscosidade e distância de trabalho na morfologia
| dc.contributor.author | Santos, Adriel Thomas dos | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-17T12:11:23Z | |
| dc.date.available | 2026-02-17T12:11:23Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-17 | |
| dc.description | Trabalho de Conclusão do Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial para à obtenção do título de bacharel em Engenharia de Materiais. | |
| dc.description.abstract | A eletrofiação (electrospinning) é uma técnica consolidada para a produção de nanoestruturas, contudo, o elevado custo dos equipamentos comerciais limita seu acesso em ambientes educacionais e de pesquisa com recursos escassos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver, construir e validar um dispositivo de eletrofiação portátil e de baixo custo, totalizando um investimento de R$ 215,50. O equipamento operou com uma fonte de alta tensão fixa de 10 kV e um sistema de injeção manual, controlado visualmente pela estabilidade do Cone de Taylor. Para a validação experimental, foram processadas soluções aquosas de álcool polivinílico (PVA) com massa molar de 104.500 g/mol nas concentrações de 5, 10 e 15% (m/m), variando-se a distância de trabalho em 5, 10 e 15 cm. As análises morfológicas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) demonstraram que a concentração de 5% resultou apenas na formação de gotas (electrospraying), indicando um regime diluído insuficiente para o emaranhamento de cadeias. A concentração de 10% revelou-se ótima (regime semidiluído emaranhado), produzindo nanofibras uniformes com diâmetro médio de 209 nm. Já a solução de 15% apresentou fibras espessas e fundidas, devido à alta viscosidade e dificuldade de evaporação do solvente nas condições de umidade (58%) e temperatura (20°C) do ensaio. Contrariando a literatura clássica, observou-se que o aumento da distância de trabalho resultou no aumento do diâmetro das fibras, fenômeno justificado pela redução da intensidade do campo elétrico (de 2 kV/cm para 0,66 kV/cm) em um sistema de voltagem fixa. Conclui-se que o dispositivo desenvolvido é tecnicamente viável para a produção de nanofibras, validando a substituição da bomba de infusão pela alimentação manual para fins didáticos e aplicações exploratórias. Resumen El electrohilado (electrospinning) es una técnica consolidada para la producción de nanoestructuras; sin embargo, el alto costo de los equipos comerciales limita su acceso en entornos educativos y de investigación con recursos escasos. Este trabajo tuvo como objetivo desarrollar, construir y validar un dispositivo de electrohilado portátil y de bajo costo, totalizando una inversión de R$ 215,50. El equipo operó con una fuente de alta tensión fija de 10 kV y un sistema de inyección manual, controlado visualmente por la estabilidad del Cono de Taylor. Para la validación experimental, se procesaron soluciones acuosas de Poli(alcohol vinílico) (PVA) con masa molar de 104.500 g/mol en concentraciones de 5, 10 y 15% (m/m), variando la distancia de trabajo en 5, 10 y 15 cm. Los análisis morfológicos por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) demostraron que la concentración del 5% resultó solo en la formación de gotas (electrospraying), indicando un régimen diluido insuficiente para el entrelazamiento de cadenas. La concentración del 10% resultó óptima (régimen semidiluido entrelazado), produciendo nanofibras uniformes con diámetro medio de 209 nm. Por otro lado, la solución del 15% presentó fibras gruesas y fundidas, debido a la alta viscosidad y la dificultad de evaporación del solvente en las condiciones de humedad (58%) y temperatura (20°C) del ensayo. Contrariamente a la literatura clásica, se observó que el aumento de la distancia de trabajo resultó en el aumento del diámetro de las fibras, fenómeno justificado por la reducción de la intensidad del campo eléctrico (de 2 kV/cm a 0,66 kV/cm) en un sistema de voltaje fijo. Se concluye que el dispositivo desarrollado es técnicamente viable para la producción de nanofibras, validando la sustitución de la bomba de jeringa por la alimentación manual para fines didácticos y aplicaciones exploratorias. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9687 | |
| dc.language.iso | vi | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.subject | eletrofiação | |
| dc.subject | instrumentação de baixo custo | |
| dc.subject | PVA | |
| dc.subject | nanofibras | |
| dc.title | Produção de nanofibras de PVA via eletrofiação de baixo custo: efeito da viscosidade e distância de trabalho na morfologia | |
| dcterms.abstract | Electrospinning is a consolidated technique to produce nanostructures; however, the high cost of commercial equipment limits its access in educational and research environments with scarce resources. This work aimed to develop, build, and validate a low-cost portable electrospinning device, totaling an investment of BRL 215.50. The equipment operated with a fixed high-voltage power supply of 10 kV and a manual injection system, visually controlled by the stability of the Taylor Cone. For experimental validation, aqueous solutions of Poly(vinyl alcohol) (PVA) with a molar mass of 104,500 g/mol were processed at concentrations of 5, 10, and 15% (w/w), varying the working distance at 5, 10, and 15 cm. Morphological analyses by Scanning Electron Microscopy (SEM) demonstrated that the 5% concentration resulted only in the formation of droplets (electrospraying), indicating a dilute regime insufficient for chain entanglement. The 10% concentration proved to be optimal (semidilute entangled regime), producing uniform nanofibers with an average diameter of 209 nm. Conversely, the 15% solution presented thick and fused fibers due to high viscosity and difficulty in solvent evaporation under the test conditions of humidity (58%) and temperature (20°C). Contrary to classical literature, it was observed that increasing the working distance resulted in increased fiber diameter, a phenomenon justified by the reduction in electric field strength (from 2 kV/cm to 0.66 kV/cm) in a fixed-voltage system. It is concluded that the developed device is technically viable for nanofiber production, validating the replacement of the syringe pump with manual feeding for didactic purposes and exploratory applications. |
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