Síntese de nanoestruturas de óxido de titânio e alumínio para aplicação em sistemas de recobrimento

Abstract

Este trabalho investigou o desenvolvimento de sistemas de recobrimento isolante térmico baseados em uma matriz epóxi aditivada com nanoestruturas de dióxido de titânio (TiO2) e óxido de alumínio (Al2O3). O objetivo principal foi avaliar o impacto dessas nanocargas no desempenho térmico de superfícies, visando aplicações em segurança operacional e eficiência energética. As nanopartículas de TiO2 foram sintetizadas via método sol-gel, enquanto a alumina foi obtida por precipitação química assistida por template de poliestireno (PS) para a indução de porosidade. As caracterizações estruturais por DRX e Raman confirmaram a evolução da cristalinidade com o tratamento térmico, identificando a fase anatase para o TiO2 e a fase γ −Al2O3 para a alumina. Ensaios térmicos realizados com um sistema de aquisição desenvolvido neste trabalho demonstraram que o compósito híbrido (2,5% TiO2 + 2,5% Al2O3) apresentou a maior eficiência, reduzindo a temperatura superficial em aproximadamente 9 °C (11,4%) em comparação à tinta comercial pura. Os resultados sugerem que a incorporação dessas nanoestruturas aumenta a resistência térmica efetiva e pode favorecer mecanismos associados à dissipação radiativa de calor.

This study investigated the development of thermal insulation coating systems based on an epoxy matrix modified with titanium dioxide (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3) nanostructures. The primary objective was to evaluate the impact of these nanofillers on surface thermal performance, aiming at applications in operational safety and energy efficiency. TiO2 nanoparticles were synthesized via the sol-gel method, while alumina was obtained through chemical precipitation assisted by a polystyrene (PS) template to induce porosity. Structural characterization using XRD and Raman spectroscopy confirmed the evolution of crystallinity following heat treatment, identifying the anatase phase for TiO2 and the γ − Al2O3 phase for alumina. Thermal tests conducted using a data acquisition system developed in this study demonstrated that the hybrid composite (2.5% TiO2 + 2.5% Al2O3) exhibited the highest efficiency, reducing the surface temperature by approximately 9 °C (11.4%) compared to the neat commercial paint. The results suggest that the incorporation of these nanostructures increases effective thermal resistance and may enhance mechanisms associated with radiative heat dissipation.