Ref.: MCoPr22-001
Apresentador: Nirton Cristi Silva Vieira
Autores (Instituição): da Silva, T.T.(Universidade Federal de São Paulo); Depolli, A.C.(Universidade Federal de São Paulo); Riva, R.R.(Instituto de Estudos Avançados); Vieira, N.C.(Universidade Federal de São Paulo);
Resumo:
O material conhecido como grafeno induzido por laser (LIG, do inglês laser-induced graphene) é um material poroso 3D obtido através da irradiação a laser de um precursor polimérico, geralmente poliimida. O LIG possui propriedades físico-químicas inferiores às do grafeno obtido por outras técnicas. No entanto, a simplicidade, baixo custo de produção e compatibilidade com a indústria são as principais vantagens do LIG para muitas aplicações, incluindo o desenvolvimento de supercapacitores, sensores, eletroquímicos e, mais recentemente, contatos elétricos em transistores orgânicos. Em muitos dispositivos, propriedades como a condutividade elétríca e área ativa efetiva dos eletrodos, são controladas por diferentes parâmetros do processo de gravação a laser. Neste trabalho, foi utilizado um sistema de gravação de baixo custo, constituído de um laser de diodo emitindo 5 W em 445 nm, focalizado com um diâmetro de 0,3 mm e acoplado a um sistema de movimentação CNC de três eixos com uma área de trabalho de 300 mm x 300 mm. Esse sistema foi usado para gravar sensores eletroquímicos na configuração de três eletrodos na superfície de filmes de poliimida comercial com 50 µm de espessura. Os parâmetros de processo de gravação a laser controlados foram a velocidade de varredura (entre 50 e 150 mm/s), a potência média do laser (entre 1 W e 5 W) e o número de repetições da gravação. A distância entre trilhas do laser foi mantida em 0,1 mm. Esta ampla faixa de variação de parâmetros permitiu otimizar o processo através da estimativa da área efetiva dos eletrodos (determinada via voltametria cíclica através da equação de Randles-Sevcik) e de medidas de resistividade elétrica de folha. Valores de resistividade entre 20 a 1000 ?/? foram obtidos, dependendo dos parâmetros de fabricação. Em todos os casos estudados, a área efetiva encontrada foi maior que a área geométrica (12,5 mm2), com valores variando de 15 mm2 a 28 mm2, Além disso, verificou-se que um tratamento eletroquímico em solução tampão fosfato salino aumenta significativamente (acima de 40%) a área efetiva, sem uma redução na condutividade elétrica. Os resultados obtidos abrirão caminho para a produção de eletrodos LIG de alto desempenho que serão utilizados em dispositivos atualmente estudados em nosso grupo de pesquisa, como sensores eletroquímicos, supermicrocapacitores e transistores.