Estudo da influência da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos aquosos à base de nanopartículas core@shell, utilizando espalhamento de luz dinâmico e zetametria

Abstract

Nanocoloides magnéticos ou ferrofluidos são dispersões ultraestáveis de nanopartículas magnéticas (NP’s) em líquido carreador específico. Essa classe de materiais ganhou visibilidade por seu alto potencial de aplicabilidade. Atualmente, NP’s carregadas têm sido utilizadas para aumentar eficiência de dispositivos de conversão de energia de pequeno porte, por exemplo. Neste sentido, o presente trabalho buscou investigar os efeitos da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos aquosos, como base para possíveis aplicações tecnológicas em dispositivos termoelétricos. Para isso, foram elaboradas amostras de ferrofluidos à base de NP’s core@shell do tipo CoFe2O4@-Fe2O3, via copreciptação hidrotérmica, sendo uma estabilizada em meio ácido (R2D2) e outra em meio fracamente alcalino após processo de citratação (R2D2Cit). As amostras foram caracterizadas em termos de estrutura, morfologia e composição por meio das técnicas de DRX, MET e EAA. O comportamento magnético foi investigado por magnetometria SQUID. O estudo do efeito da temperatura no comportamento coloidal, na faixa de 25 a 60°C, foi realizado via Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e potencial zeta (ζ), investigando-se os efeitos de força iônica, natureza do co-íon (Na+ e TMA+ ) e pH. Os diâmetros hidrodinâmicos obtidos revelaram que todas as amostras são compostas de agregados de NP’s. O aumento da força iônica ocasionou em geral um aumento do tamanho dos agregados, enquanto a temperatura não impactou significativamente. A amostra R2D2 com co-íon TMA+ mostrou-se mais estável nas condições do estudo. Foi verificada para todas as amostras uma redução do ζ com a temperatura, comportamento dominado pela redução de viscosidade do dispersante. A amostra com o co-íon Na+ exibiu maior tanto maior valor absoluto quanto maior variação de ζ com a temperatura, associado a seu menor raio hidrodinâmico e maior mobilidade iônica, respectivamente. O aumento do pH diminuiu (aumentou) o módulo de ζ da amostra R2D2 em meio ácido (básico) e aumentou o módulo de ζ da amostra R2D2Cit. Por fim, os resultados obtidos fornecem importantes informações que permitem compreender o efeito da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos para futuras aplicações em termoeletricidade.