Formação e caracterização de compósitos flexíveis para desenvolvimento de sensores tácteis

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Almeida, Patricia Duarte de, 1998-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Sensores táteis
Poliuretanos
Óxido de grafeno reduzido
Poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poliestireno sulfonato
Tactile sensors
Polyurethanes
Reduced graphene oxide
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/22894
Resumo: Orientadores: Cotta, Mônica Alonso, Antonio Riul Júnior
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Como focamos na percepção humana, temos um intervalo de 100 Pa a 100 kPa para a pressão aplicada na manipulação de objetos e até 400 Hz para a vibração. Além disso, não é necessário que ele tenha alta precisão ou sensibilidade, pois se trata de um sensor simples. Os materiais utilizados são espumas de poliuretano (PU) com aditivos para retardar a degradação, principalmente por hidrólise, submersas em nanomateriais (neste caso, PEI, PEDOT:PSS e óxido de grafeno - GO que posteriormente passou pelo processo de redução gerando óxido de grafeno reduzido - rGO), formando um compósito. Apresentamos os métodos utilizados para a fabricação desses compósitos, a caracterização mecânica e elétrica de cada um e analisamos o recobrimento da espuma por meio da espectroscopia RAMAN, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raio-x. Outro aspecto estudado foi a resiliência do material, analisando o comportamento da resposta de tensão ao longo do tempo ao aplicarmos repetidos ciclos de compressão e relaxamento. Verificamos que o protocolo desenvolvido foi capaz de reduzir a ordem de grandeza de resistência da espuma de PU, passando da ordem de 220M? para algumas dezenas de k?. Além disso, a espectroscopia RAMAN e o MEV mostraram que atingimos uma uniformidade volumétrica de recobrimento dos compósitos satisfatória, dado que conseguimos atestar a presença de enxofre (presente na composição do PEDOT:PSS) para a aplicação pretendida, em todas as faces estudadas da amostra. A caracterização mecânica revelou que, para a carga estudada, a amostra mais promissora para a aplicação desejada é a espuma PUad _D35_PEDOT:PSS. Esta amostra apresentou a maior variação na resistência durante os ciclos de compressão e descompressão, além de levar menos tempo para atingir o ponto de equilíbrio no estudo da variação da tensão ao longo do tempo. Portanto, nosso trabalho oferece oportunidades para a continuidade futura do estudo desses compósitos, não apenas na área de sensores de pressão, mas também em outras possíveis aplicaçõesAbstract: In this work, we studied the development of low-cost flexible materials to be used in tactile pressure sensors to be incorporated in wearable devices for potencial neuroplastic training of patients with motor deficits. For such applications, our device should provide suitable conversion coefficients, strength, and resilience for use as pressure sensors, targeting ranges of interest for tactile transduction (100Pa a 100kPa for pressure applied in object manipulation and up to 400 Hz for vibration). Aligned with this goal, we studied the synthesis of polyurethane foam (with additives to retard degradation, mainly by hydrolysis)/nanomaterial (PEI, PEDOT:PSS, and graphene oxide - GO/ reduced graphene oxide - rGO) composites. We discuss the fabrication methods of these composites, which were characterized structurally and electromechanically through RAMAN spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). Another aspect studied was the material's resilience by analyzing the stress response behavior under repeated cycles of compression and relaxation. The developed protocol was able to reduce the order of magnitude of the PU foam resistance from 220M? to tens of k?. Additionally, RAMAN spectroscopy and SEM showed that we achieved satisfactory volumetric coating uniformity, as we were able to confirm the presence of PEDOT:PSS (due to the sulfur in its structure) for the intended application on all studied faces of the sample. Mechanical characterization revealed that, for the studied load, the most promising sample for the desired application is PU_ad_D35_PEDOT foam. This sample exhibited the largest variation in resistance during compression and decompression cycles and took less time to reach equilibrium in the stress variation study over time. Therefore, our work offers opportunities for further study of these composites, not only in the field of pressure sensors but also in other potential applicationsAbertoMestradoFísicaMestra em FísicaCNPQ130098/2024-8CAPES88887.686644/2022-00[s.n.]Cotta, Mônica Alonso, 1963-Riul Júnior, Antonio, 1968-Thomaz, André Alexandre deSantos, Marcos Vinicius Puydinger dosUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlmeida, Patricia Duarte de, 1998-20242024-07-03T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (59 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/22894ALMEIDA, Patricia Duarte de. Formação e caracterização de compósitos flexíveis para desenvolvimento de sensores tácteis. 2024. 1 recurso online (59 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/22894. Acesso em: 29 set. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1407592https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1407592Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1407592Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-08-26T15:14:55Zoai::1407592Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2025-08-26T15:14:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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