Mecanismos de formação e crescimento de nanotubos de TiO2 por meio de ensaios sequenciais de oxidação anódica nos modos potenciostático e galvanostático

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Palma, Dener Pedro da Silva [UNESP]
• Orientador(a): Acciari, Heloisa Andréa [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Anodização; Nanotubos de TiO₂; Filmes compactos e nanoporoso; Molhabilidade; Funcionalização de superfícies; Biomateriais; Titânio; Metais – Oxidação anódica; Nanotubos
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/318699; https://orcid.org/0000-0003-0637-3046

Nesta tese buscou-se compreender como se formam e crescem filmes de nanotubos de TiO₂ produzidos por oxidação anódica, explorando de que maneira diferentes condições de anodização e técnicas complementares podem modificar a superfície do titânio para aplicações biomédicas. A ideia central foi investigar como variáveis como o tipo de eletrólito (ácido ou básico, aquoso ou orgânico), o modo de aplicação do potencial ou da corrente e a associação com métodos adicionais, como a deposição física de vapor, influenciam a estrutura e as propriedades dos filmes obtidos. Assim, o trabalho experimental foi dividido em três seções. Inicialmente, analisou-se a anodização sequencial do titânio associada à deposição de prata por PVD. Verificou-se que a sobreposição de nanotubos durante a anodização sequencial não interfere na deposição de prata, já que o metal tende a se acumular principalmente nos topos dessas estruturas. Além disso, ficou claro que a forma como os nanotubos se organizam afeta a retenção de íons fluoreto, fundamentais para o seu crescimento. Esse capítulo apontou a anodização combinada ao PVD como uma rota promissora para gerar superfícies funcionais, com potencial de ação antimicrobiana e aplicações em sistemas de liberação controlada de fármacos. Em seguida, filmes nanoporosos e compactos foram submetidos a testes de imersão em água, solução ácida (H₃PO₄) e solução alcalina (KOH), como estratégia de torná-los mais hidrofílicos. Observou-se que os filmes nanoporosos, inicialmente hidrofóbicos, tornam-se mais hidrofílicos com o tempo de imersão. Já os filmes compactos apresentaram comportamento superhidrofílico desde o início, resultado atribuído à presença de partículas nanocristalinas em forma de cone. Esse capítulo mostrou como a morfologia inicial da superfície influencia diretamente a molhabilidade dos filmes e sugeriu que simples testes de imersão podem ser usados como uma ferramenta eficaz de modificação de superfície. Por fim, investigou-se a influência de diferentes eletrólitos e modos de anodização, onde verificou-se que soluções aquosas e orgânicas produzem resultados bastante distintos: enquanto o meio orgânico ácido (etilenoglicol + H₂O + NH₄F) levou à formação de nanotubos bem organizados, os meios aquosos resultaram em filmes compactos, amorfos, mas com núcleos nanocristalinos. Além disso, a comparação entre o modo potenciostático e o galvanostático mostrou que ambos permitem a formação de nanotubos, porém com arranjos diferentes. O modo galvanostático produziu uma superfície hierárquica, combinando estruturas em nano e microescala, que resultou em um comportamento superhidrofílico, altamente desejável para aplicações como biomateriais, por favorecer a interação célula-material. Em conjunto, os três estudos mostraram que é possível controlar a morfologia e as propriedades superficiais do TiO₂ por meio de escolhas criteriosas dos parâmetros de anodização e do uso de técnicas auxiliares. Este trabalho contribui, portanto, para o avanço do entendimento sobre como os nanotubos e filmes anódicos se formam e como podem ser funcionalizados, abrindo caminho para o desenvolvimento de superfícies de titânio mais adequadas a implantes e dispositivos biomédicos.