Desenvolvimento de membranas condutoras core-shell de PVC/PMMA/PANI por eletrofiação coaxial

Abstract

A eletrofiação convencional e a coaxial são técnicas fundamentais para a produção de nanofibras com diversas aplicações em áreas como medicina, engenharia de tecidos, baterias sensores. A eletrofiação coaxial, especialmente benéfica para materiais desafiadores como polímeros condutores, permite a criação de nanofibras core-shell com funcionalidades aprimoradas. No entanto, desafios persistem, incluindo a compreensão da condutividade de materiais como a polianilina e as propriedades mecânicas das fibras resultantes. Este estudo visa desenvolver nanofibras 'core-shell' de PANI/PMMA e PVC via eletrofiação coaxial com características condutoras. Neste contexto, foram investigados os parâmetros da eletrofiação convencional de PVC e PMMA, com e sem polianilina (PANi), para definir condições iniciais para eletrofiação coaxial e produção de nanofibras core-shell. Diferentes concentrações de PMMA (5, 10, 15, 18 e 22% ) e PANI (0, 5 e 10%) foram testadas, mantendo-se a solução de PVC constante em 18%. A eletrofiação foi bem- sucedida com PMMA a 18% e PANi a 5% ou 10%, utilizando a solução de PVC para completar a estrutura. As análises de MEV e MET confirmaram a formação de estruturas core-shell, com diâmetros variando cerca de 1,831±0,399 μm. As condições otimizadas para obtenção de fios uniformes incluíram uma tensão de 16 kV, vazão de 0,03 ml/min e distância agulha/coletor de 18 cm. A polianilina mostrou ser fundamental na estabilidade do cone de Taylor, resultando em mantas uniformes e livres de defeitos. A utilização da eletrofiação coaxial se mostrou de extrema importância para a produção das fibras core-shell, sendo possível a retirada das membranas do coletor, algo que não foi possível realizar com a eletrofiação monoagulha das soluções de PMMA/PANI devido a característica cotton-wool-like. A análise da espectroscopia de impedância elétrica, juntamente com a análise do ângulo de contato, destacou a importância da condutividade e molhabilidade para aplicação em sensores de umidade, onde a configuração shell com PANI na casca apresentou a melhor performance, tendo uma condutividade de 1,35E-09 S/cm resistividade de 7,40E+08 Q.cm para as amostras secas, e para as amostras umedecidas com água destilada esses valores foram de 4,19E-07 S/cm e 2,38E+06 Q.cm, respectivamente. Mostrando assim, que técnica de eletrofiação coaxial é uma técnica efetiva para obtenção de membranas com propriedades condutoras com potencial aplicação em sensores de umidade.