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Tipo: Dissertação
Data do documento: 6-Mar-2023
Autor(es): FERREIRA, Luiza de Marilac Pantoja
Primeiro(a) Orientador(a): BARBOSA NETO, Newton Martins
Primeiro(a) coorientador(a): REIS, Marcos Allan Leite dos
Título: Desenvolvimento de "língua eletrônica" nanoestruturada baseada em buckypaper e seu uso para autenticação de bebidas etílicas
Citar como: FERREIRA, Luiza de Marilac Pantoja. Desenvolvimento de "língua eletrônica" nanoestruturada baseada em buckypaper e seu uso para autenticação de bebidas etílicas. Orientador: Newton Martins Barbosa Neto. 2023. 153 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2023. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/15506. Acesso em:.
Resumo: O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos tornou-se de grande relevância para detecção de fraudes em bebidas como o vinho, pois práticas ilegais que envolvem adição de substâncias exógenas como álcool e diluição com água trazem riscos à saúde humana bem como impactos econômicos. Assim, neste estudo, foram desenvolvidos filmes Buckypapers (BPs) baseados em Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas puros (NTCPMs-puros) e funcionalizados com Ácido Carboxílico (NTCPMs-COOH) depositados através de filtração a vácuo em papel filtro celulósico para aplicação como elemento sensor na análise de bebidas etílicas baseadas em uva e açaí (não adulteradas e adulteradas com 1,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10% de água destilada e álcool etílico). A caracterização morfológica dos BPs por Microscopia Eletrônica de Varredura indica a formação de aglomerados de NTCPMs-COOH dispersos sobre a superfície e entre as fibras celulósicas do papel, bem como baixa adesão e deposição não uniforme de NTCPMs-puros altamente aglomerados. Medidas de resistência elétrica em função do tempo (R × t) foram realizadas pelo método de duas pontas, à temperatura ambiente adicionando-se os analitos à superfície das amostras do elemento sensor com o auxílio de uma micropipeta. A análise da resposta obtida por meio de curvas de resistência relativa normalizada demonstra comportamento distinto para o BP-NTCPMs-COOH, obtendo variação positiva na presença de vinhos do Porto e de Açaí adulterados com água e variação negativa para adulteração com álcool etílico. Tais comportamentos, não foram observados no BP-NTCPMs-puros, evidenciando que as respostas são originadas das interações polares estabelecidas entre os grupos COOH e as moléculas de adulterantes adicionadas aos vinhos, culminando em parâmetros de desempenho pronunciados para o BP-NTCPMs-COOH (resposta máxima de 5,67 ± 1,82 para bebida etílica de açaí não adulterada e tempos de resposta e recuperação máximos de 37,33 min e 50,58 min, para vinho do Porto adulterado com 5,0 e 10% água destilada, respectivamente). O processamento dos dados por PCA evidenciaram a capacidade de discriminação e reconhecimento de analitos e adulterantes pelo BP-NTCPMs-COOH, indicando seu potencial de aplicação como elemento sensor quimiorresistivo, de baixo custo, fácil manuseio e resposta em tempo real em um dispositivo de “Internet das coisas” (IoT) compondo uma “língua eletrônica” nanoestruturada para autenticação de bebidas etílicas.
Abstract: The development of electronic gadgets has become of great relevance for the detection of fraud in beverages such as wine, as illegal practices involving the addition of exogenous substances such as alcohol and dilution with water pose risks to human health as well as economic impacts. Thus, in this study, Buckypapers (BPs) films were developed based on pure Multi-Walled Carbon Nanotubes (pure-MWCNTs) and functionalized with Carboxylic Acid (COOH-MWCNTs) deposited through vacuum filtration on cellulosic filter paper for application as an element sensor in the analysis of ethylic beverages based grapes and açaí (unadulterated and adulterated with 1.0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10% distilled water and ethyl alcohol). The morphological characterization of BPs by Scanning Electron Microscopy indicates the formation of dispersed COOH-MWCNTSs agglomerates on the surface and between the cellulosic fibers of the paper, as well as poor adhesion and non-uniform deposition of highly agglomerated pure-MWCNTs. Electrical resistance measurements were performed as a function of time (R × t) using the two-tip method, at room temperature, adding the analytes to the surface of the sensor element samples using a micropipette. The analysis of the response obtained through normalized relative resistance curves demonstrates a different behavior for BP-COOH-MWCNTs, obtaining a positive variation in the presence of Port and Açaí wines adulterated with water and a negative variation for adulteration with ethyl alcohol. Such behaviors were not observed in the BP-pure-MWCNTs, showing that the responses originate from the polar interactions established between the COOH groups and the adulterant molecules added to the wines, culminating in pronounced performance parameters for the BP-COOH-MWCNTs (response maximum of 5.67 ± 1.82 for unadulterated açaí ethyl beverage and maximum response and recovery times of 37.33 min and 50.58 min for Port wine adulterated with 5.0 and 10% distilled water, respectively). Data processing by PCA showed the ability of BP-COOH-MWCNTs to discriminate and recognize analytes and adulterants, indicating its potential application as a chemoresistive sensor element of low cost, easy handling and real-time response in an “Internet of Things” (IoT) device composing a nanostructured “electronic tongue” for ethyl beverage authentication.
Palavras-chave: Buckypaper
Sensor quimiorresistivo
Adulteração
Chemoresistive sensor element
Adulteration
Área de Concentração: CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS
Linha de Pesquisa: MATERIAIS NANOESTRUTURADOS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::TRATAMENTO TERMICOS, MECANICOS E QUIMICOS
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Campus Universitário de Ananindeua
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: Disponível na internet via correio eletrônico: bbca@ufpa.br
Aparece nas coleções:Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua

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