Estudo da influência de aditivos orgânicos na blenda flexível condutora baseada em PEDOT:PSS e Látex Natural

Abstract

O estudo da influência de aditivos orgânicos na composição flexível condutora baseada em Látex Natural e PEDOT:PSS foi desenvolvido neste mestrado, com foco nas propriedades elétricas e mecânicas para aplicações em bioeletrônica. As blendas foram obtidas a partir da dispersão de diferentes concentrações de Carbon Black (CB), Óxido de Grafeno reduzido (rGO) e Polipirrol (PPy) como aditivos na solução de PEDOT:PSS com Látex Natural com proporção de 1:4 (volume:volume) e foram depositadas em substratos de vidro por drop-casting, secas e retiradas do substrato para estudo. As blendas apresentaram diferentes propriedades elétricas e mecânicas de acordo com o aditivo utilizado. O CB atuou como reticulador e melhorou a condutividade por caminhos de condução da blenda, fornecendo maior estabilidade elétrica e mecânica. O rGO agiu como um integrante físico na blenda, contribuindo com o aumento na resistência mecânica, e com menor tempo de relaxamento e afastamento dos caminhos condutores. O PPy contribui para a percolação, com o maior número de cadeias poliméricas condutoras na blenda. Os aditivos adicionaram à blenda características de resposta estável a estímulos compressivos diferentemente da amostra controle, possibilitando o uso destas blendas como materiais piezoresistivo. As proporções de cada aditivo nas blendas que apresentaram melhor performace eletromecânicas foram; 3,5 mg de CB, 10 mg de rGO e 5,0 mg de PPy por mL de PEDOT:PSS. Com as respectivas condutividades iniciais; 2,3 ± 0,2 Ω.cm, 3,4 ± 0,2 Ω.cm e 1,9 ± 0,2 Ω.cm. Respectivos módulos de elasticidade; 90,37 KPa, 85,66 KPa e 134,56 KPa. E as respectivas variações de corrente sob o processo de compressão; 350%, 480% e 800%.

The study of the influence of organic additives in conductive flexible blends based on Natural Rubber Latex and PEDOT:PSS was developed in this work, focusing on electrical and mechanical properties for applications in bioelectronics. The blends were obtained from the dispersion of Carbon Black (CB), reduced Graphene Oxide (rGO) and Polypyrrole (PPy) as additives in the blend of PEDOT:PSS with Natural Latex, with a ratio of 1:4 (volume:volume). The blends were deposited on glass substrates by drop-casting, dried and detached for study. The blends showed different electrical and mechanical properties according to the additive used. The CB acted as a crosslinker of isoprene chains and enhanced charge percolation, providing higher electrical and mechanical stability. The rGO contributed to increase the mechanical strength, and high percolation relaxation time. PPy contributes to percolation, with the highest number of conductive polymer chains in the blend. The additives added to the blend characteristics of stable response to compressive stimuli differently from the control sample, enabling the use of these blends as piezoresistive materials. The proportions of each additive in the blends that presented the best electromechanical performance were; 3.5 mg of CB, 10 mg of rGO and 5.0 mg of PPy per mL of PEDOT:PSS. With the respective initial conductivities; 2.3 ± 0.2 Ω.cm, 3.4 ± 0.2 Ω.cm and 1.9 ± 0.2 Ω.cm. Respective modules of elasticity; 90.37 KPa, 85.66 KPa and 134.56 KPa. And the respective current variations under the compression process; 350%, 480% and 800%.