Desenvolvimento de filamentos de nanotubos de carbono preenchidos com pontos quânticos para aplicação em mechanical energy harvesters

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Anna Luiza Lopes da
• Orientador(a): Osório, Alice Gonçalves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanotubos de carbono; Pontos quânticos; MEH; Desempenho; Carbon nanotubes; Quantum dots; Performance
• Área do conhecimento CNPq: ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18075

A crescente demanda por tecnologias sustentáveis impulsiona o desenvolvimento de dispositivos capazes de converter energia mecânica em elétrica, como os mechanical energy harvesters (MEH). Entre os materiais promissores para essa aplicação, os filamentos de nanotubos de carbono (f-NTC) se destacam por sua alta condutividade elétrica, resistência mecânica, estabilidade química e grande área superficial. Para ampliar seu desempenho, a incorporação de pontos quânticos de grafeno (GQDs) surge como alternativa viável, graças às suas propriedades eletrônicas e estruturais que favorecem a formação de dupla camada elétrica e o aumento da capacitância específica. Este trabalho teve como objetivo produzir f-NTCs com diferentes proporções de GQDs e avaliar suas propriedades eletroquímicas, mecânicas e elétricas. Os GQDs foram sintetizados por método hidrotérmico a partir de ácido cítrico e ureia (1:2 e 1:3), caracterizados e aplicados aos filamentos em volumes de 0,5, 1,0 e 1,5 mL. Um aparato laboratorial foi desenvolvido para fabricar os f-NTCs puros e com GQDs, utilizando floresta de nanotubos de carbono, deposição por aerógrafo e torção controlada. As análises morfológicas revelaram filamentos uniformes e helicoidais. A voltametria cíclica indicou comportamento típico de dupla camada elétrica, sem picos redox. A capacitância específica aumentou com a presença dos GQDs, atingindo 9,58 F/g para 1,5 mL de GQD 1:2, comparado a 1,03 F/g do f-NTC puro, devido à maior área superficial ativa e presença de grupos funcionais oxigenados. Mecanicamente, os filamentos mantiveram a resistência, com algumas formulações apresentando melhora. Ensaios elétricos mostraram que baixas concentrações de GQDs aumentaram a condutividade, enquanto altas concentrações causaram aglomeração e redução de desempenho. A incorporação de GQDs em f-NTCs mostra-se promissora para aplicações em MEH, combinando desempenho eletroquímico, integridade mecânica e flexibilidade.