Navegando por Assunto "Nanotubos de Carbono"

Agora exibindo 1 - 2 de 2

Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de sensor piezorresistivo nanoestruturado impresso em 3D
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-05) QUARESMA, Luciano José Barbosa; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653; FEIO, Waldeci Paraguassu; http://lattes.cnpq.br/3512689932467320; https://orcid.org/0000-0003-4980-4694
O surgimento de fábricas inteligentes baseadas na Indústria 4.0 aumenta a automação e a otimização dos processos industriais nas cadeias de produção. Neste contexto, a integração entre sistemas físicos e digitais depende de sensores inteligentes, com maior sensitividade e integrados pela Internet das Coisas (IoT). A literatura indica que sensores piezorrresistivos podem ser produzidos por manufatura aditiva (MA) e nanoestruturados com nanotubos de carbono (NTCs), os quais geram um sistema nanoeletromecânico (NEMS) após sua dispersão no material. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor piezorrresistivo nanoeletromecânico de baixo custo, produzido pela aplicação de camadas de NTCs sobre peças de poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) impressas por modelagem de deposição fundida (FDM), integrável à Indústria 4.0 via IoT através de microcontroladores ESP32. Para isso, foi desenvolvido um dispositivo sensor do tipo diafragma de dimensões 17, 8, 17, 8 e 5, 5 𝑚𝑚, cuja deformação do elemento sensor ocorre pela pressão de um botão. Após a impressão por MA das partes do dispositivo, NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPM-COOH) foram dispersos por banho ultrassônico em uma solução com concentração de 1 𝑚𝑔/𝑚𝑙 de acetona e dimetilformamida, em proporção de 1 ∶ 1 em volume, para revestimento dos elementos sensores em camadas sucessivas com um aerógrafo. Após a deposição de cinco camadas de NTCs no substrato polimérico, medidas de resistência elétrica obtidas com um picoamperímetro mostraram a percolação do material na segunda camada, com valores iniciais acima de 10 𝑇 Ω e finais abaixo de 100 𝑘Ω após a quinta camada, o que ocorre pela formação de canais de condução originados do arranjo aleatório dos NTCs na superfície do ABS, como observado por Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV-FEG). Após isso, a resistência elétrica foi medida durante ciclos de pressão com carga progressiva e com carga máxima, nos quais os elementos sensores apresentaram faixa de operação de 139, 97 ± 0, 46 a 363, 25 ± 0, 39 𝑘𝑃 𝑎. No primeiro teste, a sensitividade mínima de 0, 1 % e máxima de 1, 16 %. No segundo, a maior sensitividade média foi 0, 63±0, 04 % e os menores tempos de resposta e de recuperação médios foram 0, 55±0, 29 𝑠 e 12, 29 ± 1, 44 𝑠, respectivamente. A espectroscopia Raman mostrou a sobreposição dos sinais de cada material, em particular da banda do ABS em 1447 𝑐𝑚−1 que aparece destacada entre as bandas 𝐷 e 𝐺 dos NTCs. Com base na resposta piezorrresistiva que o material apresentou a partir do NEMS gerado pela deposição de NTCs sobre o ABS, este conceito de uma célula de carga pode ser integrado à uma placa microcontroladora ESP32, tornando-o um dispositivo inteligente com potencial aplicação em sistemas industriais 4.0.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de termocélulas nanoestruturadas do tipo em camadas e coplanar
(Universidade Federal do Pará, 2021-08-10) PINHEIRO, Paula Fabíola Pantoja; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653
Problemas ambientais acentuados por queimadas e combustíveis fósseis refletem na necessidade de desenvolver sistemas de monitoramento ambiental mais precisos, bem como, a reutilização do calor residual na conversão termoelétrica em processos industriais. Assim, nesta pesquisa foram desenvolvidas termocélulas baseadas em Buckypaper (BP) em dois arranjos: em camadas e coplanar. O BP foi produzido pela filtração a vácuo de Nanotubos de Carbono funcionalizados (NTCs-f) por meio de um papel filtro com poros de 14 μm. A Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou um BP constituído por fibras de celulose impregnadas com TCs-f aglomerados. Por medição de duas pontas, uma fita BP (1,0 cm2) apresentou resistência elétrica de 0,92 kΩ a 300 K. Ao ser aquecido na faixa de 300-337 K, o BP reduziu em média 22,39% da sua resistência elétrica, caracterizando-se como termorresistor. Na termocélula em camadas, manter o eletrodo de cobre a temperatura ambiente enquanto o eletrodo de BP (área ativa: 5,5 cm2) foi excitado termicamente gerou uma potência termoelétrica (α) de 26,33 mV/K para ΔT = 3,0 K. Esse resultado é superior ao relatado em células termoeletroquímicas nanoestruturadas e encontra-se próximo ao obtido por silício comercial. Na termocélula coplanar, o BP foi conectado entre dois eletrodos de cobre que atuaram como lado quente e frio (resfriado por um dissipador) e alcançou α = -0,06 mV/K para ΔT = 19 K. Esse resultado foi inferior ao obtido para Bi2Te e superior ao alcançado por um BP autossustentado baseado em NTCs dopados com nitrogênio.