Estudo do sistema ternário baseado em polianilina, grafeno e matriz acrílica aplicado em sistemas termoelétricos

dc.creatorAna Clara Soares Costa
dc.date.accessioned2023-04-06T17:31:11Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:09:14Z
dc.date.available2023-04-06T17:31:11Z
dc.date.issued2022-10-27
dc.description.abstractThermoelectric materials have drawn attention due to their ability to convert thermal energy into electricity, enabling the use of waste energy and offering a green option for power generation. Organic thermoelectric materials (OTE) such as polyaniline are promising fillers due to their low cost, low thermal conductivity, flexibility, as well as scalable and non-toxic manufacturing. However, the efficiency of OTE materials is still lower than inorganic composites. In recent years, composites of conducting polymers and carbon nanomaterials such as graphene have been developed, providing a promising way to increase the power factor (PF). Graphene is a nanomaterial with excellent electrical, mechanical and thermal properties. It is believed that polyaniline can be integrated into graphene through π-π stacking interactions, helping to achieve efficiency in TE properties. In this research work, it is aimed to develop a thermoelectric system based on an acrylic matrix with the coaddition of graphene and polyaniline, based on the hypothesis that the synergistic effect allows percolation at low charge concentration. Polyaniline/graphene nanocomposites were obtained by in situ polymerization of aniline in the presence of different concentrations of graphene. The ternary systems were obtained by adding acrylic matrix, polyaniline and graphene in mechanical mixing. Structural and morphological characterization was performed, allowing to evaluate the influence of graphene insertion on PANI morphology and crystallinity, as well as to infer about the presence of π-π interaction between the chains, through the reduction of the gap and increase of the electrical conductivity with the presence of graphene. The measured Seebeck coefficient reaches a maximum value of -17.02μVK-1 and the highest power factor obtained was 4.94μWm- 1K-2 for the ACR/PANI sample, indicating improved electrical properties and a material with promising power factor (PF) and thermoelectric properties to OTE systems reported in the literature containing PANI.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/51696
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMateriais
dc.subjectCiência dos materiais
dc.subjectGrafeno
dc.subjectPolímeros conjugados
dc.subject.otherGrafeno
dc.subject.otherPolímeros conjugados
dc.subject.otherCoeficiente Seebeck
dc.subject.otherMateriais termoelétricos
dc.titleEstudo do sistema ternário baseado em polianilina, grafeno e matriz acrílica aplicado em sistemas termoelétricos
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Clascídia Aparecida Furtado
local.contributor.advisor1Rodrigo Lambert Oréfice
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4612177644565039
local.contributor.referee1Guilherme Mariz de Oliveira Barra
local.contributor.referee1Patricia Santiago de Oliveira Patricio
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3532108845237034
local.description.resumoOs materiais termoelétricos têm chamado atenção devido à sua capacidade de converter energia térmica em eletricidade, possibilitando o uso de energia residual e oferecendo uma opção verde para geração de energia. Os materiais termoelétricos orgânicos (OTE) como a polianilina são cargas promissoras devido ao seu baixo custo, baixa condutividade térmica, flexibilidade, além de fabricação escalável e não tóxica. Entretanto, a eficiência dos materiais OTE ainda é inferior aos compostos inorgânicos. Nos últimos anos, compósitos de polímeros condutores e nanomateriais de carbono, como grafeno têm sido desenvolvidos, fornecendo uma maneira promissora de aumentar o fator de potência (PF). O grafeno é um nanomaterial com excelentes propriedades elétricas, mecânicas e térmicas. Acredita-se que a polianilina pode ser integrada ao grafeno através de interações de empilhamento π-π, contribuindo para alcançar eficiência em propriedades TE. Neste trabalho de pesquisa, objetiva-se desenvolver um sistema termoelétrico baseado em uma matriz acrílica, com a coadição de grafeno e polianilina, partindo da hipótese de que o efeito sinérgico permita percolação à baixa concentração de cargas. Os nanocompósitos de polianilina/grafeno foram obtidos através da polimerização in situ da anilina na presença de diferentes concentrações de grafeno. Os sistemas ternários foram obtidos através da adição de matriz acrílica, polianilina e grafeno em mistura mecânica. A caracterização estrutural e morfológica foi realizada, permitindo avaliar a influência da inserção do grafeno na morfologia e cristalinidade da PANI, além de inferir sobre a presença de interação π–π entre as cadeias, através da redução do gap e aumento da condutividade elétrica com a presença do grafeno. O coeficiente Seebeck medido atinge um valor máximo de -17,02μVK-1 e o fator de potência mais alto obtido foi 4,94μWm- 1K-2 para a amostra de ACR/PANI, indicarando a melhoria das propriedades elétricas e um material com fator de potência promissor (PF) e propriedades termoelétricas a sistemas OTE relatados naliteratura contendo PANI.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas

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