Banca de DEFESA: JOSE MIGUEL ZUÑIGA PRADO

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : JOSE MIGUEL ZUÑIGA PRADO
Data: 02/12/2025
HORA: 14:00
LOCAL: Sala 407 do Bloco B do Campus de Santo André da Universidade Federal do ABC
TÍTULO:

Síntese e caracterização de filmes de polímero PVDF com derivados de grafeno para potenciais aplicações em biomedicina

PÁGINAS: 80
RESUMO:

Materiais poliméricos, como o poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF), têm sido amplamente estudados por suas propriedades piezoelétricas, tornando-os ideais para aplicações em sensores e dispositivos biomédicos. Esta pesquisa foca no desenvolvimento de um transdutor ultrassônico flexível baseado em um compósito de PVDF/óxido de grafeno reduzido (RGO), com o objetivo de aprimorar o desempenho piezoelétrico. Foram exploradas diversas técnicas de síntese do RGO, incluindo redução por tratamento térmico (RGO_T), redução com hidrazina (RGO_Q) e redução assistida por plasma de micro-ondas (RGO_P) utilizando misturas gasosas de Ar/N₂. Dentre essas, o compósito de PVDF/RGO_T reduzido a 500°C demonstrou as melhores propriedades piezoelétricas reportadas na literatura, apresentando uma polarização remanescente de 0,02 μC/cm² e uma permissividade relativa de 31 a 10 Hz.

As concentrações de RGO_T foram variáveis em 0,1%, 0,5%, 1% e 1,5% para analisar seu efeito no compósito final, utilizando uma mistura de dimetilformamida (DMF) e acetona em uma proporção volumétrica de 2:1. Para aumentar a fase 𝛽 do PVDF, foram empregados processos de recozimento, variando as temperaturas (60°C e 70°C) e os tempos (2h, 17h, 20h e 24h). Esse processo de aquecimento controlado desempenhou um papel fundamental no aumento do teor da fase 𝛽, impactando diretamente a eficiência piezoelétrica do material. A análise de difração de raios X (XRD) revelou que a amostra PVDF/RGO1%20H apresentou a maior contribuição da fase 𝛽, com 54,4%, sendo esta a principal fase responsável pela piezoeletricidade, enquanto as fases 𝛼 e 𝛾 contribuíram com 10,8% e 34,8%, respectivamente.

Na concepção do filme compósito, foi escolhida uma configuração de conectividade 0-3, na qual as partículas de RGO (fase 0) estão dispersas dentro de uma matriz contínua de PVDF (fase 3). Essa disposição oferece múltiplas vantagens, incluindo alta flexibilidade mecânica, facilidade de fabricação por mistura e moldagem, baixo custo e adequação a geometrias complexas e filmes finos (11 μm de espessura).

Para permitir uma coleta eficiente do sinal elétrico, um transdutor foi fabricado e o filme de PVDF passou por pulverização catódica de ouro (gold sputtering), onde uma camada de ouro de 30 nm foi depositada em ambas as superfícies do filme, criando uma interface condutiva. Posteriormente, durante o processo de montagem das camadas, o filme compósito piezoelétrico foi sanduichado entre duas camadas condutoras, formando uma configuração capacitiva estruturada. As folhas condutoras superior e inferior foram conectadas a eletrodos de cobre, garantindo que permanecessem isoladas entre si para capturar de forma eficaz a saída elétrica gerada pela deformação mecânica do material piezoelétrico.

O trabalho envolve a síntese de materiais piezoelétricos, a fabricação e integração do transdutor, além do desenvolvimento de uma estratégia para validação experimental. O sensor de pressão foi testado sob impactos mecânicos cíclicos com deformação periódica constante para avaliar sua capacidade de gerar sinais elétricos. Foram registrados parâmetros elétricos chave, revelando uma tensão pico a pico de 1,039 V. Além disso, um segundo teste de impacto foi realizado utilizando esferas de aço que caíram de diferentes alturas, introduzindo uma deformação variável no material piezoelétrico. A tensão de saída (V_out) aumentou com a altura do impacto, atingindo um máximo de 1,3 V. Notavelmente, no Teste T1, a tensão aumentou de 390 mV a 50 mm para 1,3 V a 200 mm, enquanto no Teste T2 variou de 220 mV a 50 mm para 1,3 V a 200 mm. Esses resultados confirmam ainda mais a eficácia do sensor na conversão de impactos mecânicos em sinais elétricos.

Os resultados enfatizam o potencial promissor do compósito PVDF/RGO e do transdutor para aplicações em sensores biomédicos, especialmente em dispositivos médicos portáteis e biossensores ultrassônicos. Essas descobertas estabelecem uma base sólida para futuros avanços em transdutores ultrassônicos flexíveis e de alto desempenho.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 1676360 - ANA MELVA CHAMPI FARFAN
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1831780 - DANILO DA CRUZ CENTENO
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1762438 - JEAN JACQUES BONVENT
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 2605463 - JOSE ANTONIO SOUZA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - SILGIA APARECIDA DA COSTA - EACH USP
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1941387 - FERNANDA DIAS DA SILVA
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - PRISCILA CORREIA FERNANDES - ITA