Desenvolvimento de nanofibras eletrofiadas de poli(metacrilato de metila) e polipirrol para aplicação em sensor de gás

Abstract

A amônia (NH3) é um gás classificado como altamente tóxico, onde regulamentações mais rígidas que controlam a emissão, segurança e saúde do trabalho exigem sensores com maior estabilidade, sensibilidade e seletividade em diversos ambientes. Nos últimos anos materiais nano e micrométricos vem sendo amplamente estudados para aplicação em sensores de gases, devido a sua alta área superficial em relação ao seu volume. Neste trabalho foram produzidas nanofibras de poli(metil-metacrilato) PMMA dissolvidas com acetona, obtidas através da técnica de eletrofiação, onde foram realizados estudos sobre a influência dos parâmetros de processo durante a eletrofiação na morfologia das fibras. Também por esta técnica foram produzidas nanofibras condutoras de polipirrol (PPy), em matriz de PMMA, em diferentes concentrações, visando a aplicação para o uso em sensores de gases com alta sensibilidade e rápida resposta para a detecção do gás amônia (NH3). A morfologia das nanofibras de PMMA foram caracterizadas através das técnicas de microscopia óptica (MO), e para as fibras de PMMA/PPy através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para estas fibras condutoras, a caracterização estrutural foi feita através da espectroscopia de infravermelho (FTIR). O comportamento elétrico das amostras obtidas foi estudado por meio de medida elétrica DC. Testes de detecção do gás amônia (NH3) foram aplicados em concentrações de 0%, 1%, 2%, 4%, 8% e 16% de polipirrol (PPy) em massa em relação ao PMMA, onde obteve-se resposta ao gás em diferentes proporções, podendo-se destacar as amostras com 4 e 8% onde as mesmas tiveram um menor tempo de resposta a amônia e valores de condutividade elevados.

Ammonia (NH3) is a gas classified as highly toxic, where stricter regulations that control emission, safety and health at work require sensors with greater stability, sensitivity and selectivity in different environments. In recent years, nano and micrometric materials have been widely studied for application in gas sensors, due to their high surface area in relation to their volume. In this work, poly(methyl-methacrylate) PMMA nanofibers dissolved in acetone were produced, obtained through the electrospinning technique, where studies were carried out on the influence of process parameters during electrospinning on fiber morphology. Also by this technique, conductive polypyrrole (PPy) nanofibers were produced in a PMMA matrix at different concentrations, aiming at the application for use in gas sensors with high sensitivity and fast response for the detection of ammonia gas (NH3). The morphology of the nanofibers was characterized using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Structural characterization was performed using infrared spectroscopy (FTIR). The electrical behavior of the obtained samples was examined using DC electrical measurement. Ammonia (NH3) gas detection tests were applied at concentrations of 0%, 1%, 2%, 4%, 8% and 16% of polypyrrole (PPy) by mass in relation to PMMA, being able to highlight the samples with 4 and 8%, where they had a shorter gas response time and high conductivity values.