Orientadores: Ana Rita Morales, Renato Carajelescov Nonato

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O crescente interesse pela obtenção de nanofibras eletrofiadas se deve à grande diversidade de aplicações possíveis, que vão desde seu uso em dispositivos eletrônicos a suportes para regeneração celular. O ZnO é um composto bactericida e possui propriedades ópticas e elétricas que tornam...

Resumo: O crescente interesse pela obtenção de nanofibras eletrofiadas se deve à grande diversidade de aplicações possíveis, que vão desde seu uso em dispositivos eletrônicos a suportes para regeneração celular. O ZnO é um composto bactericida e possui propriedades ópticas e elétricas que tornam particularmente interessante seu uso em forma de fibras. Devido às inúmeras possibilidades de aplicações destas nanofibras, justifica-se o interesse de produção das mesmas a partir da técnica de eletrofiação a fim de se obter fibras de diâmetros cada vez menores e com bom rendimento. Neste trabalho, foram obtidas nanofibras de ZnO por eletrofiação utilizando acetato de zinco (ZnAc) como precursor e estudando dois polímeros a serem utilizados como veículo, sendo eles o acetato de celulose (CA) e a poli(caprolactona (PCL), com posterior calcinação para a obtenção da nanofibra de ZnO. Na primeira etapa, foram conduzidas eletrofiações de ZnAc com PCL e com CA, para definição do polímero que promoveria a obtenção das melhores fibras de ZnO. Os resultados obtidos demonstraram boa formação de nanofibras de ZnO utilizando o acetato de celulose e impossibilidade de produção destas fibras com PCL. Na segunda etapa do estudo, as concentrações de polímero e de precursor foram avaliadas através de um planejamento fatorial 22, onde foi escolhida a nanofibra contendo 21 % de CA e 8 % de ZnAc para a etapa seguinte. Na terceira e última etapa, os parâmetros de processo foram avaliados para definição das condições de vazão, voltagem e distância entre a agulha e o coletor que forneceriam fibras de menores diâmetros e sem defeitos. Este estudo permitiu a obtenção de nanofibras com morfologia uniforme e diâmetros entre 124 nm e 184 nm. Após a análise estatística dos resultados, foi comprovado que a maior voltagem aplicada e a menor distância entre o coletor favoreceram a produção das fibras com menores diâmetros. Apesar do uso de CA como veículo na eletrofiação de nanofibras cerâmicas ser incomum, este polímero mostrou alto potencial para esta finalidade, permitindo a obtenção de nanofibras de ZnO de morfologia uniforme, diâmetros entre 100 e 200 nm e atingindo percentual de até 14 % de precursor na solução a ser eletrofiada, que é maior do que o usualmente encontrado em trabalhos relatados na literatura

Abstract: The growing interest in obtaining nanofibers from electrospinnig process is due to the wide range of possible applications, from electronic devices to scaffolds for cell regeneration. ZnO is a bactericidal material and has optical and electrical properties that make its use in fiber form...

Abstract: The growing interest in obtaining nanofibers from electrospinnig process is due to the wide range of possible applications, from electronic devices to scaffolds for cell regeneration. ZnO is a bactericidal material and has optical and electrical properties that make its use in fiber form particularly interesting. Due to the several possibilities of applications of these nanofibers, the interest in producing them from the electrospinning technique is justified in order to obtain fibers of increasingly smaller diameters and to allow the addition of greater concentration of the precursor used for the formation of ZnO nanofibers In this work, ZnO nanofibers were obtained by electrospinning using zinc acetate (ZnAc) as a precursor and studying two polymers to be used as a vehicle, the cellulose acetate (CA) and the poly(caprolactone) (PCL), with subsequent calcination to obtain the ZnO nanofiber. In the first step, the electrospinning of ZnAc with PCL and with CA were performed, to define the polymer that enable better results in the final ZnO fibers. The results showed good formation of ZnO nanofibers using cellulose acetate and the impossibility of producing these fibers with PCL. In the second stage of the study, the polymer and precursor concentrations were evaluated through a factorial design 22, where the nanofiber containing 21% CA and 8% ZnAc was chosen for the next step. In the third and last step, the process parameters were evaluated to define the flow, voltage and distance between and the needle and collector that would provide fibers of smaller diameters and without defects. This study allowed the production of nanofibers with uniform morphology and diameters between 124 nm and 184 nm. After the statistical analysis, it was proved that the highest applied voltage and the shortest distance between the collector led to the production of fibers with smaller diameters. Although the use of CA as a vehicle in electrospinning of ceramic nanofibers is uncommon, this polymer showed high potential for this purpose, allowing the production of ZnO nanofibers with uniform diameter, between 100 and 200 nm, and reaching a percentage of up to 14% of the precursor in the solution to be electrospun, which is greater than that usually found in works reported in the literature

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