Preparação e caracterização de filmes de nanocompósitos de PVDF/ KDP para aplicação em dispositivos piezoelétricos

Abstract

Sensores a base de filmes poliméricos têm recebido grande atenção nos últimos anos devido ao seu custo relativamente baixo e à diversidade de aplicações que oferecem. Além da possibilidade de miniaturização, polímeros oferecem vantagens em relação aos materiais tradicionalmente usados tais como, o fato de serem notavelmente flexíveis, apresentarem facilidade de processamento e relativa biocompatibilidade. O presente trabalho descreve um método de preparo da mistura entre poli (fluoreto de vinilideno) - PVDF e dihidrogenofosfato de potássio - KDP, ambos ferroelétricos e piezoelétricos. O primeiro deles é um polímero semicristalino e o segundo é um sal inorgânico. Investiga-se a possibilidade de que cristais de KDP, dispersos em uma matriz de PVDF, possam melhorar as propriedades microestruturais e dielétricas do PVDF. Sob esse pretexto, PVDF e KDP foram dissolvidos em água/dimetilformamida (DMF) a 60 C. As misturas foram depositadas em placas de petri, por derramamento, para obtenção de filmes do compósito e enfim depositadas em estufa, também a 60 C, para secagem e cristalização. A fim de caracterizar os filmes obtidos foram utilizadas várias técnicas tais como Espectroscopia de Raios-X com Dispersão em Energia (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR) e Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Estimativa baseada na equação de Scherrer previram o tamanho dos cristalitos de KDP na ordem da nano-escala. Os exames dos espectros de DRX mostraram alterações na cristalinidade dos filmes em função do teor de KDP. Os exames por DSC confirmaram tais alterações e apontaram a concentração de 0,5 % em massa de KDP como um ponto ótimo de cristalinidade do compósito. O FT-IR confirmou a possibilidade de ajustar a intensidade dos picos de fase alfa ( ) e beta ( ) no polímero através dos adição de água e KDP. Finalmente, a constante dielétrica, a condutividade elétrica e o fator de perda dielétrica dos novos materiais à temperatura ambiente foram determinados.