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Título: Nanobiocompósitos superparamagnéticos para aplicação como antenas ressoadoras dielétricas
Título em inglês: Superparamagnetic nanobiocomposites for application as dielectric resonator antennas
Autor(es): Silva, André Leandro da
Orientador(es): Mazzetto, Selma Elaine
Palavras-chave: Quimica
Cardanol
Plástico termorrígido biobaseado
Fibra de bucha vegetal
Magnetita
Ressoadores dielétricos
Cardanol
Biobased thermoset plastic
Sponge gourd fiber
Magnetite
Dielectric resonators
Engenharia de materiais
Nanocompósitos (materiais)
Nanobiotecnologia
Bionanotecnologia
Materiais dielétricos
Data do documento: 2014
Citação: SILVA, A. L. (2014)
Resumo: É crescente o interesse mundial pelo desenvolvimento de tecnologias chamadas “verdes” que possibilitem o uso de produtos com menor impacto ao meio ambiente, assim como também se fortalecem as políticas de incentivo ao aproveitamento máximo e sustentável dos recursos naturais. O principal objetivo desse estudo foi desenvolver nanobiocompósitos superparamagnéticos para aplicação como antenas ressoadoras dielétricas. Para tal, um plástico termorrígido biobaseado foi preparado utilizando o cardanol em alternativa aos fenóis petroquímicos. Esse plástico termorrígido foi utilizado como matriz para o preparo de biocompósitos, utilizando 15% em massa de fibra de bucha bruta e também modificada por tratamento químico (NaOH 5, 10 e 15% e NaClO 1%) como fase dispersa. Para o preparo dos nanobiocompósitos, além da fibra de bucha, nanopartículas de magnetita, sintetizadas pelo método da coprecipitação, foram impregnadas no plástico termorrígido em diferentes teores de 1, 5 e 10% em massa. Técnicas de Termogravimetria (TG), Calorimetria exploratória diferencial (DSC), Análise dinâmico-mecânica (DMA), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia óptica, Microscopia eletrônica de transmissão (MET), Difração de raios X (DRX), Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Mössbauer, Ensaios de resistência à tração, Medidas dielétricas, Magnetometria de amostra vibrante (VSM) e Biodegradação em solo simulado foram utilizadas para caracterização. Os resultados mostraram que o tratamento alcalino melhorou a estabilidade térmica e o índice de cristalinidade da fibra de bucha. O agente reticulador utilizado (DETA) mostrou-se eficiente, possibilitando a cura completa dos materiais. Os biocompósitos com fibra tratada apresentaram maior estabilidade térmica, resistência à tração superior e melhor índice de biodegradação em relação ao biocompósito com fibra natural. A magnetita sintetizada exibiu tamanho nanométrico, além de alta pureza, alta cristalinidade e caráter superparamagnético. Todos os nanobiocompósitos exibiram superparamagnetismo e mostraram excelente estabilidade térmica, boas taxas de biodegradação e melhor resistência mecânica para o material com 10% de magnetita. Todas as antenas ressoadoras dielétricas preparadas apresentaram perda de retorno satisfatória e, portanto, adequação para fins comerciais e tecnológicos, com maior potencial para atuação em banda larga.
Abstract: There is a growing global interest for the development of green technologies that allow the use of products with less damage to environment, as well as for maximum and sustainable use of natural resources. The main aim of this study was to develop superparamagnetic nanobiocomposites for application as dielectric resonator antennas. For this purpose, a biobased thermoset plastic was prepared by using cardanol as an alternative to petrochemical phenol. This thermoset plastic was used as a polymer matrix and biocomposites were prepared by using 15 wt% of untreated and modified sponge gourd fibers by chemical treatment (NaOH 5, 10, and 15 wt% and NaClO 1 wt%) as dispersed phase. For the nanobiocomposites preparation, besides the sponge gourd fibers insertion, the thermoset plastic were also impregnated with magnetite nanoparticles in different contents (1, 5, and 10 wt%). Techniques of Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Optical Microscopy, Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Mössbauer Spectroscopy, Tensile testing, Dielectric measurements, Vibrating Sample Magnetometry (VSM) and Biodegradation in simulated soil were performed for characterization. The results showed that alkaline treatment improved the thermal stability and the crystallinity index of the sponge gourd fiber. The crosslinking agent used (Diethylenetriamine) was efficient and enabled complete cure for all materials. The biocomposites reinforced by treated fiber showed better thermal stability, superior performance in Tensile testing and greater biodegradation rates, when compared to the biocomposite reinforced by raw fiber. The magnetite particles exhibited nanometric size, high purity and crystallinity, and superparamagnetic character. All nanobiocomposites showed superparamagnetic behavior, excellent thermal stability, good biodegradation rates, and better mechanical strength for the material with magnetite 10 wt%. All dielectric resonators antennas exhibited satisfactory return loss and suitability for commercial and technological applications, especially for performance in broadband.
Descrição: SILVA, André Leandro. Nanobiocompósitos superparamagnéticos para aplicação como antenas ressoadoras dielétricas. 2014. 126 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Departamento de Quimica Orgânica e Inorgânica, Programa de Pós-Graduação e Biotecnologia, Renorbio - Rede Nordeste de Biotecnologia, Fortaleza-CE, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16923
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