Síntese e estabilidade coloidal de nanofluidos (NF) aquosos de óxido degrafeno (GO) e propriedades reológicas de NF aquosos de poliacrilamida - GO

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T20:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 documento_jesus_nuncira.pdf: 4519912 bytes, checksum: bd4725d73592b1f13b5e8d3a04c25529 (MD5) Previous issue date: 10Óxido de grafeno (GO) é um nanomaterial de carbono (NMC) que apresenta excelentes propriedades térmicas, elétricas e mecânicas. Devido a isso, o GO é um potencial candidato para aplicações em múltiplas áreas da ciência e tecnologia como o setor energético, podendo ser utilizado na produção de nanocompósitos ou nanofluidos (NF). Neste trabalho de pesquisa, os esforços foram concentrados em três aspectos: 1. Produzir nanofolhas de GO de alta qualidade estrutural e morfológica mediante tratamento ácido utilizando o método de Hummers modificado; 2. Avaliar a estabilidade coloidal do GO em função do tempo de envelhecimento quando disperso em água e; 3. Estudar a influência do GO nas respostas reológicas quando adicionado em soluções poliméricas contendo um copolímero de acrilamida e ácido acrílico (AMcoAA) como matriz base. A caracterização estrutural e morfológica do GO foi feita utilizando técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e microscopia de força atômica (MFA), termogravimetria e sua correspondente derivada (TG/DTG), espectroscopias na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Raman, análise de composição elementar (CHN) e de difração de raios-X (DRX). Essas técnicas permitiram comprovar a morfologia lamelar e de multicamadas das nanofolhas de GO, além da inserção de defeitos estruturais nasuperfície do NMC, após o tratamento ácido. Espectroscopia de absorção na região do ultravioleta visível (UVVIS), espalhamento de luz dinâmico (DLS) e mobilidade eletroforética () foram utilizadas para estudar a estabilidade coloidal do GO em água durante 90 dias. Os resultados obtidos permitiram observar a alta estabilidade coloidal do GO em suspensão, evidenciado pela pequena queda na sua absorbância (4%), alta carga negativa superficial (-64,2 mV) e considerável diminuição do tamanho aparente de partícula (43,5%), em função do tempo de envelhecimento. Finalmente, medidas de reologia rotacional e oscilatória realizadas em diferentes condições experimentais, permitiram analisar as interações entre o AMcoAA e o GO. A influência do GO na viscosidade do sistema polimérico mostrou, principalmente, que sistemas contendo altas concentrações salinas,contraíons atuam como centros perturbadores das interações entre o AMcoAA e o GO, impedindo uma boa interação entre elesGraphene oxide (GO) is a carbon nanomaterial (CNM) that exhibits excellent thermal, electrical and mechanics properties. Due to this, GO is a potential material for a wide range of applications in science and technology such energy industry, and it ca be use for production of nanocomposites or nanofluids (NF). In this research work, the efforts were focused in three aspects: 1. to produce GO nanosheets with high structural and morphological quality trough acid treatment using the modified Hummers method; 2. to evaluate the colloidal stability of GO dispersions as a function of aging time and; 3. to study the influence of GO on rheological responses when added in polymer solutions withacrylamide/acrylic acid copolymer (AMcoAA) as the base matrix. Structural and morphological characterization of GO were made by transmission electron microscopy (MET), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), thermogravimetric and its corresponding derivate (TGA/DTG), Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectroscopy, elemental composition analysis (CHN) e X-ray diffraction (XRD). These characterizations allowed to confirm the lamellar and multilayer of GO nanosheets, besides the insertion of structural defects in the surface of the CNM as a result of acid treatment. UVVIS spectroscopy, dynamic light scattering (DLS) and electrophoretic mobility () were used to study the colloidal stability of GO when dispersed in water for 90 days. Results obtained allowed to observe the high colloidal stability of GO when in aqueous suspension, evidenced by the small decrease in absorbance (4%), the high surface charge (-64,2 mV) and the considerable decrease in apparent particle size (43.5%). Finally, rotational and oscillatory rheology measurements performed at different experimental conditions, allowed to analyze the interaction between AMcoAA and GO. The GO influence on polymeric system viscosity showed,mainly, that in systems with high salinity concentrations, counterions as disruptive agents between AMcoAA and GO interactions, impeding or limiting the electrostatic interactions between them