Formação de nanofibras de carbono a partir de - Fatec-SP

Formação de nanofibras de carbono a partir de nanofibras
poliméricas obtidas por deposição eletrostática
Alessandro Rodrigues da Silva, Luiz Felipe Aurelino Tomé Soares1, Ana Neilde Rodrigues da Silva2.
1
FATEC-SP; Pça Fernando Prestes, 30 São Paulo, SP Brazil
LSI-PSI-EPUSP; Av. Prof. Luciano Gualberto, trav 3, 158; 05508-900 Sao Paulo, SP Brazil
2
[email protected]; [email protected]
O objetivo deste trabalho é obter nano fibras de carbono
a partir de nanofibras poliméricas de poliacrinolitrila
(PAN) obtidas por (electrospinning). Para alcançar os
resultados desejados, trabalhamos inicialmente na
montagem do aparato experimental e na preparação de
soluções poliméricas para obtenção das nanofibras. A
etapa seguinte foi o tratamento térmico das nano fibras.
As fibras obtidas foram analisadas por microscopia
eletrônica de varredura (MEV) e microscopia Raman.
massa observado na forma de pequenos furos na
nanofibra, como pode ser observado na figura 3 a).
Adicionando diferentes concentrações de carbono à
solução polimérica e observa-se memos degradação nas
fibras produzidas como mostrado na figura 3 b). Este
resultado sugere que a adição de carbono favorece o
processo de formação das fibras de carbono e permite a
realização de tratamentos térmicos mesmo em
ambientes com pequenas concentrações de carbono.
ID/IG
2. Procedimento experimental
3. Resultados e discussões
A figura 2 mostra o espectro Raman obtido das
amostras recozidas inicialmente a 200°C, 30 min e
depois a 400, 450 e 500°C. Observa-se a presença das
bandas G e D, características para ligação de carbono.
A linha G aparece em ~1590 cm-1 e refere-se a presença
de grafite. A linha D aparece em ~1360 cm-1 e refere-se
a ligações carbono-carbono desordenadas. Um aumento
na linha D representa uma maior desordem na estrutura.
A figura 2 mostra a variação dos valores de R e La. R é
definida como a razão entre a intensidade da linha D e a
da linha G. Uma diminuição no valor de R indica
aumento na formação de grafite. La é o tamanho de
cristalito e é obtido a partir da relação: La = 4,4/R.
12000
Intensidade (u.a)
8000
1371,9
1367,1
1590,7
6000
8000
1586,5
4000
4000
2000
La = 4,4/R
1,8
R = ID/IG
As soluções precursoras de polímero foram preparadas
utilizando-se 600 mg de poliacrilonitrila (PAN)
dissolvida em 10 ml N,N dimetilformamida (DMF),
ambos comerciais obtidos da Aldrich, resultando em
uma solução 6% em peso de (PAN) [1].
O tratamento térmico das fibras [2;3], foi feito em
forno convencional em ambiente inerte de nitrogênio.
Após o tratamento térmico as amostras foram analisadas
por MEV para verificação da morfologia das fibras e
Raman para verificar a concentração de carbono.
4,0
2,0
3,5
1,6
3,0
1,4
La=4,4/R
1. Introdução
2,5
1,2
30 min
2,0
1,0
400
450
500
Temperatura (°C)
Figura 2- Valores de R e La calculados a partir dos
espectros Raman
a)
b)
Figura 3- a) Fibras com 6% de (PAN), b) fibras
produzidas com adição de 5% de carbono.
4. Conclusões
Observou-se que o processo de deposição eletrostática
possui grande potencial para produção de nanofibras
poliméricas de (PAN). As fibras de polímero como
exposto nos resultados do trabalho, quando submetidas
a tratamentos térmicos adequados sofrem mudanças em
sua composição química, sendo possível através destas
obter fibras de carbono. A adição de carbono minimiza
a oxidação do polímero durante o processo térmico.
5. Referências
figura 1- Espectro Raman das amostra com tratamento
térmico a 200°C, 30 min e depois a 400, 450 e 500°C.
[1] Huang Z.M., et al., A review on polymer nanofibers by
electrospinning and their applications in nanocomposites.
Composites Science and Technology 63, (2003): pp. 2223 .
[2] Lam, H.L, Electrospinning of Single Wall Carbon
Nanotube Reinforced Aligned Fibrils and Yarns, PhD Thesis,
Drexel University, 2004.
Durante o tratamento térmico, a presença de pequena
concentração de oxigênio no ambiente do forno permite
a oxidação do polímero com o conseqüente consumo de
Os autores agradecem a Fatec-SP, LSI-EPUSP e ao
CNPq pelo suporte financeiro.
1
Alessandro Rodrigues da Silva aluno de IC CNPq.
0
1000
B
B
B
1200
1400
cm
1600
0
1800
-1
Agradecimentos