| 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 |