Poliacrilato de potássio reforçados com celulose microcristalina e dopados com ferro
| dc.contributor.author | Rodrigues, Gabriela Agostinho | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-01T16:40:15Z | |
| dc.date.available | 2025-09-01T16:40:15Z | |
| dc.date.issued | 2025-09-01 | |
| dc.description | Trabalho de Conclusão do Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestruturae 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 | Este trabalho focou no estudo do desenvolvimento e caracterização de hidrogéis à base de poliacrilato de potássio, com e sem a incorporação de celulose microcristalina (MCC) nas formulações 0%, 1% e 3%, e na sua subsequente funcionalização em ferrogéis por meio de uma substituição iônica entre o potassio e o ferro. O estudo investigou a influência da presença de MCC e ferro nas propriedades físico-químicas, elétricas e estruturais desses materiais. Os hidrogéis demonstraram alta capacidade de inchamento, otimizada pela adição de MCC, enquanto a conversão para ferrogéis resultou em uma redução significativa do inchamento devido à formação de ligações iônicas de coordenação na rede polimérica, como K+, Fe3+, Fe2+. Ensaios de molhabilidade revelaram que o ferro apresentou menores graus de polaridade em relação ao potássio. A cinética de inchamento sob estímulo elétrico intermitente e constante evidenciou que a funcionalização com ferro confere eletroresponsividade ao sistema, promovendo a absorção e retenção de água sob campo elétrico. As caracterizações por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS) confirmaram a alteração morfológica e a incorporação de ferro. A Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) apontou para a formação de complexos ferro-carboxilato e a redução de hidroxilas livres. A Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) diferenciou o comportamento resistivo e capacitivo das amostras em estados seco e inchado, destacando a alta condutividade dos ferrogéis inchados e o papel crucial da água e dos constituintes estruturais na modulação da impedância. Em suma, os resultados demonstram o impacto sinérgico da MCC e do ferro na otimização das propriedades desses materiais para potenciais aplicações como atuadores eletroativos e sistemas responsivos, além de demonstrarem resultados satisfatórios na capacidade de inchamento para ambos os tipos de polímeros. Resumen Este trabajo se centró en el desarrollo y caracterización de hidrogeles a base de poliacrilato de potasio, con y sin la incorporación de celulosa microcristalina (MCC) en formulaciones al 0%, 1% y 3%, y su posterior funcionalización en ferrogeles mediante sustitución iónica entre potasio y hierro. El estudio investigó la influencia de la presencia de MCC y hierro en las propiedades fisicoquímicas, eléctricas y estructurales de estos materiales. Los hidrogeles demostraron una alta capacidad de hinchamiento, optimizada por la adición de MCC, mientras que la conversión a ferrogeles resultó en una reducción significativa del hinchamiento debido a la formación de enlaces de coordinación iónica en la red polimérica, como K+, Fe3+ y Fe2+. Las pruebas de mojabilidad revelaron que el hierro exhibió menores grados de polaridad en comparación con el potasio. La cinética de hinchamiento bajo estimulación eléctrica intermitente y constante demostró que la funcionalización del hierro confiere electrorrespuesta al sistema, promoviendo la absorción y retención de agua bajo un campo eléctrico. Las caracterizaciones mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de energía dispersiva (EDS) confirmaron la alteración morfológica y la incorporación de hierro. La espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) indicó la formación de complejos de hierro-carboxilato y la reducción de hidroxilos libres. La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) diferenció el comportamiento resistivo y capacitivo de las muestras en estado seco e hinchado, destacando la alta conductividad de los ferrogeles hinchados y el papel crucial del agua y los constituyentes estructurales en la modulación de la impedancia. En resumen, los resultados demuestran el impacto sinérgico del MCC y el hierro en la optimización de las propiedades de estos materiales para posibles aplicaciones como actuadores electroactivos y sistemas sensibles, además de demostrar resultados satisfactorios en la capacidad de hinchamiento para ambos tipos de polímeros. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9286 | |
| dc.language.iso | vi | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.subject | hidrogéis | |
| dc.subject | ferrogéis | |
| dc.subject | celulose microcristalina | |
| dc.subject | eletro-responsíveis | |
| dc.title | Poliacrilato de potássio reforçados com celulose microcristalina e dopados com ferro | |
| dcterms.abstract | This work focused on the study of the development and characterization of hydrogels based on potassium polyacrylate ( 3 3 2) , with and without the in-corporation of microcrystalline cellulose (MCC) in the 0%, 1% and 3% formulations, and on their subsequent functionalization into ferrogels through an ionic substitution between potassium and iron. The study investigated the influence of the presence of MCC and iron on the physicochemical, electrical, and structural properties of these materials. The hydrogels showed a high swelling capacity, optimized by the addition of MCC, while the conversion into ferrogels resulted in a significant reduction of swelling due to the formation of ionic coordination bonds in the polymeric network, such as K+ , Fe3+, Fe2+. Wettability tests revealed that iron presented lower degrees of polarity in relation to potassium. The swelling kinetics under intermittent and constant electrical stimulus evidenced that functionalization with iron confers elec-troresponsiveness to the system, promoting water absorption and retention under an electric field. Characterizations by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) confirmed the morphological alteration and the incorporation of iron. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) pointed to the formation of iron-carboxylate complexes and the reduction of free hydroxyls. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) differentiated the resistive and capacitive behavior of the samples in dry and swollen states, highlighting the high conductivity of the swollen ferrogels and the crucial role of water and structural constituents in impedance modulation. In summary, the results demonstrate the synergistic impact of MCC and iron in optimizing the properties of these materials for potential applications as electroactive actuators and responsive systems, in addition to demonstrating satisfactory results in swelling capacity for both types of polymers. |
Arquivos
Pacote Original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Poliacrilato de potássio reforçados com celulose microcristalina e dopados com ferro.pdf
- Tamanho:
- 10.16 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Licença do Pacote
1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 1.82 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descrição: