Propriedades morfológicas e ópticas de nanofibras fluorescentes de PMMA/MEH-PPV

Luiza A. Mercante1, Aline P. Roque1, Vanessa P. Scagion1,2, Juliano E. Oliveira3, Luiz H. C. Mattoso1, Leonardo De Boni4, Cleber R. Mendonça4, Daniel S. Correa1

Novembro de 2014

1Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio, Embrapa Instrumentação, São Carlos, SP 2Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP

3Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG 4Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP

2

Introdução

Materiais Nanoestruturados

3

Introdução

1,0 mm

Nanofibras poliméricas

Fonte: www.epa.gov

Fio de cabelo x nanofibras

Fio de cabelo ~ 50 a 100 mm (50.000 a 100.000 nm)

Elevada área superficial

Propriedades difierentes de materiais em escala micro e macro

4

Introdução

AplicaçõesLiberação

controlada

Membranas para filtração

Engenharia de tecidos

Dispositivos ópticos/eletrônicos

Sensores e biosensores

5

Introdução

Laboratório de Novos Materias e

Sensores

5

Introdução

Laboratório de Novos Materias e

Sensores

Modificação com filmes finos para avaliação de qualidade de água

5

Introdução

Laboratório de Novos Materias e

Sensores

Modificação com filmes finos para avaliação de qualidade de água

Funcionalização com nanopartículas e nanotubos de

carbono para aplicação em sensores eletroquímicos

5

Introdução

Laboratório de Novos Materias e

Sensores

Modificação com filmes finos para avaliação de qualidade de água

Funcionalização com nanopartículas e nanotubos de

carbono para aplicação em sensores eletroquímicos

Dopagem com polímeros com propriedades condutoras e

fluorescentes

6

Experimental

Polimetacrilato de metila (PMMA)

poli[2-metoxi-5-(2-etil-hexiloxi)-p-fenilenovenileno] (MEH-PPV)

Polímeros

5, 7 e 20 % (m/v) PMMA

Nanofibras de PMMA

5 % (m/v) PMMA+

0,1 % (m/m) MEH-PPV

Nanofibras de PMMA/MEH-PPV

Eletrofiação

Clorofórmio e 1,2-dicloroetano

4h

EletrofiaçãoClorofórmio

4h

7

Experimental

• Vazão = 0,15 mL/h• Tensão aplicada = 20 kV• Distância agulha-coletor = 6 cm• Diâmetro interno da agulha = 1.2 mm

Parâmetros eletrofiação

Caracterização

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR)Espectroscopia de fluorescênciaMicroscopia ótica de fluorescência

Esquema eletrofiação

8

Resultados – MEV nanofibras PMMA Clorofórmio

1,2-dicloroetano110 ± 58 nm

249 ± 85 nm

570 ± 216 nm

590 ± 135 nm 2170 ± 490 nm

2250 ± 510 nm

5% 7% 20%

5% 7% 20%

8

Resultados – MEV nanofibras PMMA Clorofórmio

1,2-dicloroetano110 ± 58 nm

249 ± 85 nm

Surfactante CTAB 10% (m/m)

Nanofibras com diâmetros menores e superfície mais

homogênea.

Dimunui a tensão superficial e a

viscosidade da solução

Presença de beads5%

5%brometo de

cetiltrimetilamônio

8

Resultados – MEV nanofibras PMMAClorofórmio

1,2-dicloroetano110 ± 58 nm

249 ± 85 nm

Surfactante CTAB 10% (m/m)

Nanofibras com diâmetros menores e superfície mais

homogênea.

Dimunui a tensão superficial e a

viscosidade da solução

Presença de beads5%

5%brometo de

cetiltrimetilamônio

9

Resultados – MEV

Nanofibras PMMA – 10% CTAB (m/m)

169 ± 74 nm

9

Resultados – MEV

Nanofibras PMMA – 10% CTAB (m/m)

Nanofibras PMMA/MEH-PPV – 10% CTAB (m/m)

169 ± 74 nm

168 ± 32 nm

10

Resultados – FTIR

1722 cm-1 – deformação agular da ligação C=O

1448 cm-1 – deformação angular do grupo CH2

1272 e 1244 cm-1 – deformação angular da

ligação C-C-O

1194 e 1148 cm-1 – deformação angular da grupo metóxido C-O-C

10

Resultados – FTIR

C=CC-O

MEH-PPV

11

Resultados – Propriedades Óticas

lmáx = 550 nm

12

Fluorescent PMMA/MEH-PPV Electrospun Nanofibers: Investigation of Morphology,

Solvent, and Surfactant Effect

Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 2014, 52, 1388-1394.

Resultados

13

Conclusões

Incorporação do polímero MEH-PPV sem separação de fase e as propriedades

fluorescentes foram mantidas após o processo de eletrofiação

Obtenção de nanofibras de PMMA com diâmetro médio entre 110 nm e 2,25 mm Adição do surfactante CTAB –

obtenção de nanofibras com controle de tamanho, morfologia

homogênea e menor diâmetro

Os resultados obtidos demonstram que nanofibras fluorescentes com boa morfologia e

com controle de tamanho podem ser obtidas pela técnica de eletrofiação

Potencial aplicação em dispositivos

ópticos e sensores químicos

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Conclusões

Incorporação do polímero MEH-PPV sem separação de fase e as propriedades

fluorescentes foram mantidas após o processo de eletrofiação

Obtenção de nanofibras de PMMA com diâmetro médio entre 110 nm e 2,25 mm Adição do surfactante CTAB –

obtenção de nanofibras com controle de tamanho, morfologia

homogênea e menor diâmetro

Os resultados obtidos demonstram que nanofibras fluorescentes com boa morfologia e

com controle de tamanho podem ser obtidas pela técnica de eletrofiação

Potencial aplicação em dispositivos

ópticos e sensores químicos

Etapas Futuras - Aplicação das nanofibras como camada sensorial para análise de gases

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Agredecimentos

Obrigada pela atenção!