Alignment of carbon nanotubes in epoxy matrix by electric field / Influência nas propriedades elétricas devido ao alinhamento de nanotubos de carbono em matriz epóxi utilizando campo elétrico

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Nanotubos de paredes múltiplas (NCPM) dispersos em matriz epóxi (DGEBA) foram alinhados com o auxilio de um campo elétrico senoidal, de amplitude de 300 V/cm e freqüência de 1 kHz, durante a cura dos nanocompósitos. Foram fabricados nanocompósitos submetidos ao campo elétrico (nanotubos alinhados) e amostras curadas sem a presença do campo (com nanotubos dispersos de modo aleatório), com teores de NCPM iguais a 0,05; 0,1; 0,25 e 0,5 % (m/m). As morfologias das redes alinhadas, nas amostras submetidas ao campo, foram caracterizadas por meio das analises de microscopia óptica de luz transmitida. Foi possível notar que a geometria das redes e fortemente influenciada pela concentração de nanotubos. O monitoramento da condutividade elétrica, durante a cura das amostras linhadas, permitiu identificar as três principais etapas de formação das redes. A primeira esta relacionada com o processo de alinhamento e aglomeração lateral dos NCPM, a segunda esta relacionada com a estabilidade da rede e a terceira com a cura da matriz epóxi. A Teoria da Percolação Clássica foi utilizada para descrever a condutividade elétrica (cc) em função do teor de NCPM, e permitiu determinar o expoente de condutividade elétrica e o limiar de percolação das amostras alinhadas e das amostras sem alinhamento. A tendência de acréscimo do expoente de condutividade elétrica nas amostras alinhadas indica a formação de uma rede anisotrópica, uma vez que o fluxo elétrico e favorecido na direção do alinhamento. O limiar de percolação apresentou uma diminuição nas amostras alinhadas, que pode estar relacionado com a facilitação do processo de condução através do material. Como relação as propriedades dielétricas, os nanocompósitos analisados (0,5 % m/m, alinhados e sem alinhamento) apresentaram um comportamento similar aos dielétricos descritos pelo modelo de dispersão dielétrica de primeira ordem de Debye. Ambas as amostras apresentaram um tempo de relaxação dos dipolos elétricos na ordem de milissegundos, característico de polarização interfacial. Na freqüência de 200 Hz a permissividade elétrica exibiu um aumento na ordem de grandeza, nas amostras alinhadas. Este comportamento pode estar relacionado com o aumento da capacidade de aprisionar cargas elétricas, devido a formação da rede. As analises de DMA e DIL mostraram que a Tg das amostras alinhadas diminuem, indicando que o alinhamento prejudica a restrição dos movimentos das cadeias poliméricas. Já a analise de microdureza Vickers nao se mostrou sensível o bastante para caracterizar a anisotropia de tal propriedade, em função do alinhamento dos NCPM dispersos na matriz. Em contra partida, foi possível perceber que a incorporação de nanotubos gera volumes livres no interior do material, que diminui a dureza dos nanocompósitos, quando comparado com o epóxi puro.

ASSUNTO(S)

nanocompósitos carbon nanotubes teoria da percolação dielectrics nanocomposites nanotubos de carbono classical percolation theory dielétricos polimeros

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