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Tipo: Dissertação
Data do documento: 26-Jun-2023
Autor(es): SANTOS, Leandro José Sena
Afiliação do(s) Autor(es): UFPA - Universidade Federal do Pará
Primeiro(a) Orientador(a): REIS, Marcos Allan Leite dos
Título: Desenvolvimento de termosensores nanoestruturados impressos em 3D
Citar como: SANTOS, Leandro José Sena. Desenvolvimento de termosensores nanoestruturados impressos em 3D. Orientador: Marcos Allan Leite dos Reis. 2023. 99 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15800. Acesso em:.
Resumo: O mercado de sensores de temperatura e outros correlacionados, tem crescido nos últimos anos, estima-se que terá um crescimento anual de 11% ao ano entre 2019 até 2026, e isso tem despertado o interesse por estudos com o foco em nanosensores alternativos que possuem uma melhor portabilidade, sustentabilidade e podendo ser uma das soluções para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de quatro sensores baseados em Poli (ácido lático) - PLA e Nanotubos de Carbono - NTCs, produzido por manufatura aditiva, destinados ao monitoramento de temperatura corpórea (35 a 45ºC) e temperaturas de câmaras frias (5°C até -40°C), para uma área ativa de 15cm2. Um desses sensores foi desenvolvido apenas em PLA como amostra controle e os demais foram nanoestruturados pela adição de dois tipos de tintas distintas, contendo NTCs. A síntese destes foi realizada por Impressão 3D pela tecnologia Fused deposition modeling (FDM), além de adotar um método de síntese para cada um. E, por meio de caracterizações morfológicas, vibracionais e elétricas, os dispositivos/sensores apresentaram respostas termorresistivas e termoelétricas para variação de temperatura submetidos. Nesse caso, a morfologia analisada por microscopia eletrônica e a espectroscopia vibracional Raman obtida das amostras do nanocompósito mostraram a incorporação de NTCs na matriz de PLA, bem como seus espectros vibracionais obtidos com assinaturas características dos materiais utilizados. Apresentaram um coeficiente Seebeck em 1,33μV/K sob gradientes de temperatura de 300K, além de apresentar uma resposta de máxima de -4,35± 0,15% para aproximadamente 45°C, para análise termorresistiva. Assim, tais dispositivos desenvolvidos apresentaram comportamento de termistores e termopares, sendo uma alternativa promissora para implementação em câmaras frias e sistemas de Home Health.
Abstract: The market for temperature sensors and other related devices has grown significantly in recent years. It is estimated that there will be an annual growth rate of 11% between 2019 and 2026. This growth has sparked interest in studies focusing on alternative nanosensors that offer better portability, sustainability, and may contribute to achieving the Sustainable Development Goals (SDGs). This work presents the development of four sensors based on Poly (lactic acid) - PLA and Carbon Nanotubes - CNTs, produced using additive manufacturing. These sensors are designed for monitoring body temperature (35 to 45ºC) and cold room temperatures (5°C to -40°C), covering an active area of 15cm2. One of these sensors was developed using only PLA as a control sample, while the others were nanostructured by adding two different types of inks containing CNTs. The synthesis of these sensors was performed through 3D printing using Fused Deposition Modeling (FDM) technology, with a specific synthesis method for each sensor. Through morphological, vibrational, and electrical characterizations, the devices/sensors exhibited thermoresistive and thermoelectric responses to temperature variations. Electronic microscopy and vibrational Raman spectroscopy analyses of the nanocomposite samples revealed the successful incorporation of CNTs into the PLA matrix, as evident from their characteristic vibrational spectra. The sensors demonstrated a Seebeck coefficient of 1.33μV/K under temperature gradients of 300K, and a maximum thermoresistive response of -4.35± 0.15% at approximately 45°C. Thus, such developed devices exhibited the behavior of thermistors and thermocouples, making them a promising alternative for implementation in cold rooms and Home Health systems.
Palavras-chave: Nanocompósito
Termoeletricidade
Termorresistência
Nanocomposite
Thermoelectricity
Thermoresistance
Área de Concentração: CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS
Linha de Pesquisa: MATERIAIS NANOESTRUTURADOS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
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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