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Type: Tese de Doutorado
Title: Novo hidrogel eletro, pH e termoresponsivo para aplicações em músculos artificiais e atuadores
Authors: Livio Bruno Jacques da Silva
First Advisor: Rodrigo Lambert Oréfice
First Referee: Roberto Luiz Moreira
Second Referee: Marcia Caldeira Brant
Third Referee: Eder Domingos de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee4: Edvani Curti Muniz
Abstract: Os músculos artificiais e atuadores fazem parte de um dos campos mais pesquisados na área de polímeros na atualidade. Eles têm potencial aplicação em várias áreas como liberador de fármacos, sensores, membranas seletivas, robótica e engenharia de tecidos. Este trabalho tem o objetivo de sintetizar e testar o hidrogel baseado na combinação do copolímero poli(N-isopropil acrilamida-co-ácido acrílico) com o polímero condutor polianilina para aplicação nessa área. O copolímero foi sintetizado por fotopolimerização, enquanto que a polianilina foi polimerizada posteriormente, dentro da estrutura do hidrogel pela oxidação da anilina em persulfato de amônia em meio ácido. O hidrogel se mostrou íntegro e homogêneo com boa resistência mecânica aos vários processos de expansão e contração a que foi submetida. Além disso, o composto atingiu uma condutividade na ordem de 10-1S/cm para concentrações de 20% e 23,1% de polianilina 2S/cm para a concentração de 35%. Nos testes dinâmicos para avaliação da contração e expansão, o material demonstrou uma resposta rápida, inversão do movimento, estabilidade do nível e movimentos facilmente reproduzíveis. Tendo uma característica responsiva tripla este material apresentou sensibilidade à temperatura, ao pH e à corrente elétrica com polaridade inversa e direta proporcionando movimentos característicos para cada uma.Nesses testes foram estudados vários parâmetros como proporção de polianilina no hidrogel, massa da amostra, tensão e corrente elétrica e concentração das soluções eletrolíticas com o intuito de descrever o desempenho do músculo artificial sob várias condições e determinar a força, a rapidez e a resposta desse material para as várias aplicações.Em todos esses testes, o material apresentou resultados satisfatórios tornando-se uma opção atraente para uso de músculos artificiais de alto desempenho de origem polimérica.
Abstract: Artificial muscles and actuators are part of one of the most researched fields in the polymer area in the present time. They have potential applications in areas such as drug delivery,sensors, selective membranes, robotics and tissue engineering. This work has the objective to synthetize and to test the hydrogel composed of the copolymer poli(N-isopropyl acrylamideco-acrylic acid) and polyaniline conducting polymer for applications in this area. The hydrogel copolymer was synthetezed while polyaniline was polymerized later, inside ofstructure of hidrogel through the oxidation of aniline in ammonium persulfate in acid solution. The hydrogel showed complete and homogeneous structures with high mechanical strength capable of withstanding some processes of expansion and contraction. Moreover, the hydrogels showed a conductivity in the order of 10-1S/cm for concentrations of 20% and 23,1% of polyaniline and 2S/cm for 35%. In the dynamic tests employed for evaluation of contraction and expansion, the materials demonstrated a fast response, inversion of movement, easily reproductable stability of force levels and movements. Having a triple responsive characteristic, this material presented sensitivity to temperature, pH and electric current with inverse and direct polarity providing characteristical movements for each one. In these tests, some parameters had been studied as such the amount of polyaniline, mass of the sample, tension and electric current and concentration of the electrolytic solutions with intention to describe the performance of the artificial muscle under some conditions and to determine the forces, the velocity and the type of response of this muscle for some applications. In all these tests the materials presented resulted satisfactory results becoming an attractive option to be used in formulations related to artificial muscles and actuators
Subject: Engenharia metalúrgica
Engenharia de minas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/MAPO-7RELSP
Issue Date: 15-May-2007
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