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Desenvolvimento de filamentos de nanotubos de carbono preenchidos com pontos quânticos para aplicação em mechanical energy harvesters
| dc.creator | Silva, Anna Luiza Lopes da | |
| dc.date.accessioned | 2025-10-15T09:47:48Z | |
| dc.date.available | 2025-10-15 | |
| dc.date.available | 2025-10-15T09:47:48Z | |
| dc.date.issued | 2025-06-30 | |
| dc.identifier.citation | SILVA, Anna Luiza Lopes da. Desenvolvimento de Filamentos de Nanotubos de Carbono Preenchidos com Pontos Quânticos para Aplicação em Mechanical Energy Harvesters. Orientadora: Alice Gonçalves Osório. 2025. 59 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Centro de Desenvolvimento Tecnológico. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18075 | |
| dc.description.abstract | The growing demand for sustainable technologies is driving the development of devices capable of converting mechanical energy into electrical energy, known as mechanical energy harvesters. Among the promising materials for this application, carbon nanotube filaments (f-CNTs) stand out due to their high electrical conductivity, mechanical strength, chemical stability, and large surface area. To enhance their performance, the incorporation of graphene quantum dots (GQDs) emerges as a viable alternative, as these nanoparticles offer favorable electronic and structural properties for electric double layer formation and increased specific capacitance. This work aimed to produce f-CNTs with different proportions of GQDs and evaluate their electrochemical, mechanical, and electrical properties. GQDs were synthesized via a hydrothermal method using citric acid and urea (ratios 1:2 and 1:3) and applied to the filaments in volumes of 0.5, 1.0, and 1.5 mL. A custom lab setup was developed to fabricate pure and GQD-modified f-CNTs, using carbon nanotube forest, airbrush deposition, and controlled filament twisting. Morphological analyses revealed uniform, helically structured filaments. Cyclic voltammetry indicated typical electric double-layer behavior, with symmetric curves and no redox peaks. Specific capacitance increased with the presence of GQDs, reaching 9.58 F/g for 1.5 mL of GQD 1:2, compared to 1.03 F/g for the pure f-CNT, due to increased active surface area and the presence of oxygen-containing functional groups. Mechanically, the filaments maintained their strength, with some formulations showing slight improvement. Electrical tests showed that low GQD concentrations enhanced conductivity, while higher concentrations led to aggregation and reduced performance. The incorporation of GQDs into f-CNTs shows great potential for improving the performance of materials used in MEH, maintaining mechanical integrity while enabling flexible and sustainable applications. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Nanotubos de carbono | pt_BR |
| dc.subject | Pontos quânticos | pt_BR |
| dc.subject | MEH | pt_BR |
| dc.subject | Desempenho | pt_BR |
| dc.subject | Carbon nanotubes | pt_BR |
| dc.subject | Quantum dots | pt_BR |
| dc.subject | Performance | pt_BR |
| dc.title | Desenvolvimento de filamentos de nanotubos de carbono preenchidos com pontos quânticos para aplicação em mechanical energy harvesters | pt_BR |
| dc.title.alternative | Development of carbon nanotube yarns filled with quantum dots for application in mechanical energy harvesters | pt_BR |
| dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | Não localizado. | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/1390205328932584 | pt_BR |
| dc.description.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. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Osório, Alice Gonçalves | |
| dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |
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PPGCEM: Dissertações e Teses [165]
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