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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2021.tde-17022022-160447
Documento
Autor
Nombre completo
Mateus Batista Simões
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2021
Director
Tribunal
Rodrigues Filho, Ubirajara Pereira (Presidente)
Aguiar, Kelen Menezes Flores Rossi de
Vicente, Fabio Simões de
Bernardez, Andréa Simone Stucchi de Camargo Alvarez
Horn, Marilia Marta
Título en portugués
Filmes de materiais híbridos uretanasils (PDMSUr) produzidos via rota de fixação de CO2 como potenciais materiais para aplicação em dispositivos fotônicos
Palabras clave en portugués
emissor branco
fotônica
laser aleatório
material híbrido
uretanasil
Resumen en portugués
Considerando o aumento das emissões globais de CO2 na atmosfera, diferentes estratégias vêm sendo desenvolvidas para diminuir e mitigar a geração deste gás estufa, bem como diminuir sua concentração na atmosfera. Dentre estas estratégias, destaca-se a fixação química de CO2, a qual permite a obtenção de polímeros e outros materiais complexos. Neste trabalho, foi utilizada a rota de fixação química de CO2 em um precursor baseado em PDMS, obtendo-se um ciclocarbonato telequélico (CCPDMS). O CCPDMS foi polimerizado via abertura do anel promovido por diferentes aminas no caso isoforenodiamina e 3 amino(propil)trietóxisilano permitindo a obtenção de um filme híbrido do tipo PDMSUr, o qual apresentou elevada transparência, maneabilidade e flexibilidade, mostrando-se como um potencial candidato para aplicações fotônicas. A reação de polimerização foi estudada por meio da técnica de FTIR e RMN de 1H e 13C, sendo os dados comparados com cálculos teóricos, permitindo uma ideia mais quantitativa dos processos envolvidos nas reações. Foi possível a modificação da matriz a partir da simples suspensão de partículas (nanopartículas baseadas em sílica e/ou óxido de zircônia e/ou óxido de titânio) e solubilização dos fluoróforos (corante rodamina B e complexos de Eu3+ e Nd3+) no solvente utilizado para a obtenção do filme pelo método de casting. Sendo assim, a capacidade do material atuar como laser de emissão aleatória e emissor branco foram avaliadas. Para o laser de emissão aleatória, diferentes nanopartículas (SiO2, ZrO2, SiO2@ZrO2 e TiO2), bem como diferentes fluoróforos (corante rodamina B e complexos baseados em Eu3+ e Nd3+) foram avaliados. Ainda que o efeito de laser aleatório não tenha sido observado, a matriz PDMSUr mostrou potencial capacidade de atuar como tal. Considerando o emissor de luz branca, a matriz PDMSUr foi modificada com um complexo baseado em um polioxometalato de európio (III), permitindo a obtenção de um emissor branco quando excitado em 395 nm, com coordenadas de cor x = 0,313 e y = 0,332, além de CCT de 4888 K e CRI de 61.
Título en inglés
Urethanesil hybrid materials (PDMSUr) films produced by CO2 fixation route as potential materials for application in photonic devices
Palabras clave en inglés
hybrid material
random laser
urethanesil
white emitter Photonics.
Resumen en inglés
Considering the increase in global CO2 emissions in the atmosphere, different strategies have been developed to reduce and mitigate the generation of this greenhouse gas, as well as reduce its concentration in the atmosphere. Among these strategies, the chemical fixation of CO2 stands out, which allows obtaining polymers and other complex materials. In this work, the route of chemical fixation of CO2 in a PDMS-based precursor was used, obtaining a telechelic cyclocarbonate (CCPDMS). The CCPDMS was polymerized via ring opening promoted by different amines - in this case isophorenediamine and 3 amino(propyl)triethoxysilane - allowing the obtainment of a hybrid PDMSUr-type film, which presented high transparency, maneuverability and flexibility, showing itself as a potential candidate for photonic applications. The polymerization reaction was studied by means of FTIR and 1H and 13C NMR techniques, and the data were compared with theoretical calculations, allowing a more quantitative idea of the processes involved in the reactions. It was possible to modify the matrix from the simple suspension of particles (nanoparticles based on silica and/or zirconium oxide and/or titanium oxide) and solubilization of fluorophores (rhodamine B dye and complexes of Eu3+ and Nd3+) in the solvent used to obtain the film by the casting method. Then, the ability of the material to act as a random emission and white emission laser was evaluated. For the random emission laser, different nanoparticles (SiO2, ZrO2, SiO2@ZrO2 and TiO2), as well as different fluorophores (rhodamine B dye and complexes based on Eu3+ and Nd3+) were evaluated. Even though the random laser effect was not observed, the PDMSUr matrix showed potential ability to act as such. Considering the white light emitter, the PDMSUr matrix was modified with a complex based on a europium (III) polyoxometalate, allowing obtaining a white emitter when excited at 395 nm, with color coordinates x = 0.313 and y = 0.332, as well as CCT of 4888 K and CRI of 61.
 
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Fecha de Publicación
2022-02-18
 
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