Desenvolvimento de filamentos de nanotubos de carbono preenchidos com pontos quânticos para aplicação em mechanical energy harvesters
Resumo
A crescente demanda por tecnologias sustentáveis impulsiona o desenvolvimento de
dispositivos capazes de converter energia mecânica em elétrica, como os mechanical
energy harvesters (MEH). Entre os materiais promissores para essa aplicação, os
filamentos de nanotubos de carbono (f-NTC) se destacam por sua alta condutividade
elétrica, resistência mecânica, estabilidade química e grande área superficial. Para
ampliar seu desempenho, a incorporação de pontos quânticos de grafeno (GQDs) surge
como alternativa viável, graças às suas propriedades eletrônicas e estruturais que
favorecem a formação de dupla camada elétrica e o aumento da capacitância específica.
Este trabalho teve como objetivo produzir f-NTCs com diferentes proporções de GQDs e
avaliar suas propriedades eletroquímicas, mecânicas e elétricas. Os GQDs foram
sintetizados por método hidrotérmico a partir de ácido cítrico e ureia (1:2 e 1:3),
caracterizados e aplicados aos filamentos em volumes de 0,5, 1,0 e 1,5 mL. Um aparato
laboratorial foi desenvolvido para fabricar os f-NTCs puros e com GQDs, utilizando
floresta de nanotubos de carbono, deposição por aerógrafo e torção controlada. As
análises morfológicas revelaram filamentos uniformes e helicoidais. A voltametria cíclica
indicou comportamento típico de dupla camada elétrica, sem picos redox. A capacitância
específica aumentou com a presença dos GQDs, atingindo 9,58 F/g para 1,5 mL de GQD
1:2, comparado a 1,03 F/g do f-NTC puro, devido à maior área superficial ativa e
presença de grupos funcionais oxigenados. Mecanicamente, os filamentos mantiveram
a resistência, com algumas formulações apresentando melhora. Ensaios elétricos
mostraram que baixas concentrações de GQDs aumentaram a condutividade, enquanto
altas concentrações causaram aglomeração e redução de desempenho. A incorporação
de GQDs em f-NTCs mostra-se promissora para aplicações em MEH, combinando
desempenho eletroquímico, integridade mecânica e flexibilidade.