Estudo da influência de contraíons nas propriedades eletroquímicas, eletromecânicas e térmicas de compósito polímero ionomérico metal (IPMC) de Náfion®/Pt
| dc.contributor.advisor-co1 | Gonçalves, Roger | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5949704693295518 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Scuracchio, Carlos Henrique | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0896060959622431 | por |
| dc.contributor.author | Tozzi, Kaique Afonso | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6549314720328426 | por |
| dc.date.accessioned | 2022-08-29T12:56:19Z | |
| dc.date.available | 2022-08-29T12:56:19Z | |
| dc.date.issued | 2022-06-21 | |
| dc.description.abstract | In the field of soft actuators, ionomeric polymer metal composite like devices (IPMCs) are a trend, as they display great displacement when a low electric potential is applied. Its work mechanism is related to the migration of solvated counterions inside the polymeric membrane, so the type of counterion plays a key role in the IPMC performance, while keeping the membrane hydrated limits the usage of IPMC's in dry environments. Ionic liquids (ILs) are used in IPMC to solve the dependence of the environment, but with the burden of poor mechanical performance. Thus, the objective of this work was to study the electrochemical, electromechanical and thermal properties of Nafion®/Pt-IPMC with different counterions (H+, Li+, Na+ and [BMIM]+) and to tune the concentration of ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazole chloride ([BMIM]Cl) with 0.1; 0.3 or 0.5 mol L-1, attaining electrochemical stability with better electromechanical performance independently of humidity level. [BMIM]Cl was successfully synthesized and characterized through Nuclear Magnetic Resonance, Infrared Spectroscopy with Fourier Transform and Cyclic Voltammetry (CV). IPMC electrochemical behavior was studied through Electrochemical Impedance Spectroscopy, CV and Chronoamperometry, while the electromechanical properties were measured through blocking force and displacement, and mass loss with Thermogravimetric Analysis. IPMC-[BMIM]Cl tests were performed in distinct humidities (30%, 60% and 90%). Concentration of 0.3 mol L-1 provided electrochemical stability with the best electromechanical performance regardless of relative humidity. This result will be important for enhance the devices performance and efficiency. | eng |
| dc.description.resumo | No campo de atuadores suaves, dispositivos do tipo Compósito PolímeroIonomérico e metal (IPMC) são cada vez mais pesquisados, pois exibem grande deslocamento ao ser aplicado um baixo potencial elétrico. Seu mecanismo de trabalho está relacionado com a migração de eletrólitos solvatados no interior da membrana polimérica, portanto, o tipo de contraíon possui papel fundamental no desempenho do dispositivo. Além disso, a necessidade de manter a membrana hidratada limita o uso dos IPMC’s em ambientes secos. Os líquidos iônicos (ILs) são usados no IPMC para resolver a dependência do ambiente, porém, com o ônus do desempenho eletromecânico. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades eletroquímicas, eletromecânicas e térmicas de IPMCs de Nafion®/Pt com diversos contraíons (H+, Li+, Na+ e [BMIM]+) e determinar uma concentração ótima de líquido iônico cloreto de 1-butil-3-metilimidazol ([BMIM]Cl) entre 0,1; 0,3 e 0,5 mol L-1 que conferisse estabilidade eletroquímica em diferentes umidades relativas com melhor desempenho eletromecânico. O [BMIM]Cl foi sintetizado e caracterizado através de Ressonância Magnética Nuclear, Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier e Voltametria Cíclica (VC). As propriedades eletroquímicas de IPMC’s foram estudadas através de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, VC e Cronoamperometria, as propriedades eletromecânicas foram medidas através da força de bloqueio e deslocamento e a perda mássica através de Análise Termogravimétrica. Os testes do IPMC-[BMIM]Cl foram realizados em três umidades distintas (30%, 60% e 90%). Finalmente, a concentração de [BMIM]Cl de 0,3 mol L-1 proporcionou estabilidade eletroquímica com o melhor rendimento eletromecânico independentemente da umidade relativa. Este resultado será importante para a realização de misturas eletrolíticas, o que pode melhorar ainda mais o desempenho e a eficiência desses dispositivos. | por |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
| dc.description.sponsorshipId | 23038.021524/2016-88 | por |
| dc.description.sponsorshipId | 88887.569936/2020-00 | por |
| dc.identifier.citation | TOZZI, Kaique Afonso. Estudo da influência de contraíons nas propriedades eletroquímicas, eletromecânicas e térmicas de compósito polímero ionomérico metal (IPMC) de Náfion®/Pt. 2022. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/16537. | * |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/16537 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
| dc.subject | IPMC | por |
| dc.subject | [BMIM]Cl | por |
| dc.subject | Líquido iônico | por |
| dc.subject | Concentração molar | por |
| dc.subject | Ionic liquid | eng |
| dc.subject | Molar concentration | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
| dc.title | Estudo da influência de contraíons nas propriedades eletroquímicas, eletromecânicas e térmicas de compósito polímero ionomérico metal (IPMC) de Náfion®/Pt | por |
| dc.title.alternative | Study of counterion influence on electrochemical, electromechanical and thermal properties of ionomeric polymer metal composite (IPMC) composed of Nafion®/Pt | eng |
| dc.type | Tese | por |
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