Conversor de energia luminosa em eletrica para dispositivos de baixa potencia utilizando o efeito piroeletrico do polimero PVDF

Orientador: João Sinezio de Carvalho CamposDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: O polímero polifluoreto de vinilideno (PVDF, PVF2) há décadas é conhecido como um material que possui diversas propriedades (óptica, mecânica e elétrica), se destacando dentre os polímeros, pois raramente se tem um polímero com tantas propriedades. Apesar de conhecido, pouco se tem explorado suas aplicações. Necessitando muito estudo no sentido de dominar e ampliar suas aplicações tecno-científicas. Este trabalho visa mostrar uma de suas aplicações em converter sinais luminosos (proveniente de fonte de luz branca ou sol) em sinais elétricos, podendo assim ser aplicado nos vários campos de sensores e/ou conversores de energia. Como sensores pode-se citar aplicações em detectores de intrusos, controladores de luminosidade de ambientes. Como conversor, convertendo energia luminosa em eletricidade (geradores). Este último caso, especialmente (até o momento) em nano geradores, podendo preencher necessidades onde a massa inercial a ser movimentada deve ser pequena, por exemplo, sondas espaciais, nanomotores e painéis conversores em aplicações espaciais. Dada a importância deste domínio, neste trabalho são apresentados resultados sobre os sinais elétricos gerados em uma fina membrana de PVDF devido ao efeito piroelétrico, causados por fótons de luz branca incidente sobre a membrana de PVDF. O dispositivo montado é basicamente composto por uma membrana de PVDF, um "chopper" (modulador mecânico de luz), um amplificador-casador de impedância e um osciloscópio para monitorar e medir os sinais elétricos gerados. O estudo foi realizado em função dos parâmetros: distância detector-fonte de luz, intensidade (potência) de luz; freqüência de modulação do "chopper" e área de iluminação no sensor. Os resultados mostram que a sensibilidade do sensor é de 8,3 mV/lux; a melhor relação sinal/freqüência é obtida quando o "chopper" opera em de 10 Hz; quando maior a potência da fonte de luz que chega à superfície do sensor maior é o sinal elétrico gerado; tal dependência se observou em função a área iluminada do sensor, como também da proximidade da fonte de luz (mais próximo mais intenso é o sinal elétrico gerado). Além da montagem, princípios de funcionamento e caracterização do sensor e dispositivo, foi realizado o planejamento fatorial no sentido de otimizar os parâmetros e análises dos resultados encontradosAbstract: The poly(vinyldene fluoride) (PVDF, PVF2) is known as a material that possesses important properties between polymer families (optical, mechanics and electric), in spite of well-known, its properties hasn't been exploring. However, it is necessary a lot of study in the sense of dominate and to enlarge its tecno-scientific applications. This work seeks to show one of the PVDF applications in converting luminous signs (coming of white light source or sun) in electric signs, could be applied in the several fields of sensor or energy converters. As sensor, it can make appointment applications in intruders detectors, atmospheres brightness controllers and many other. As converter, it transforms luminous energy into electricity (generators). In this last case, especially (until the moment) in nano generators, where the inertial mass to be moved should be small, for example space probes, nano motors and panels converters in space applications. Given the importance of this domain, in this work is presented results on the electric signs generated in a fine membrane of PVDF due to the piroelectric effect caused by photons of white light incident on the PVDF membrane. The device design is basically composed by a PVDF membrane, a light mechanical chopper, a matching amplifier of impedance and an oscilloscope monitoring and measuring the generated electric signs. The study is accomplished in function of the parameters: distance light detecting-source, light intensity (potency), chopper modulation frequency and illumination area in the sensor. The results show as, for the device designed used in this work, the sensor sensibility is 8 mV/lux; the best relationship signal/frequency is when the chopper operates in 10Hz; for larger potency of the light source that arrives to the bigger sensor surface is the generated electric sign, such dependence was also observed in relation the illuminated area of the sensor, as well as of the proximity of the light source (eloser more intense is the generated electric signal). The same time these experiments, beyond the device, operation and sensor characterization, an factorial design was carried out to optimizer the parameters and analyses of the found resultsMestradoCiencia e Tecnologia de MateriaisMestre em Engenharia Químic