Browsing by Author "Golin, Alana Fernandes"

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    Estudo das propriedades elétricas de filmes finos de PANI em substrato flexível de PEAD sob deformação mecânica.
    (2019) Golin, Alana Fernandes; Bianchi, Rodrigo Fernando; Bianchi, Rodrigo Fernando; Guerra, Elida Maria; Pinto, Elisângela Silva; Falcão, Vivienne Denise; Coelho, Bruno Nazário
    Desde a descoberta dos polímeros semicondutivos em 1977 até os estudos atuais em sensores poliméricos vestíveis, a técnica de medida em corrente contínua (dc) é comumente utilizada para a caracterização desses materiais. Entretanto, a técnica de medida em corrente alternada (ac) tem se tornado cada vez mais usual, pois possibilita investigar os mecanismos de condução dos portadores de carga, identificar efeitos de interface e de volume e definir qual a melhor faixa de frequência para a operação de dispositivos poliméricos. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo principal o estudo sistemático das propriedades elétricas sob efeito de deformação mecânica de um novo sistema condutivo e flexível à base de polietileno de alta densidade (PEAD) recoberto com polianilina (PANI). Para atingir este objetivo foram fabricados filmes de PEAD/PANI, os quais, em seguida foram caracterizados eletricamente (dc e ac) durante a realização dos ensaios mecânicos de tração. Os resultados mostraram que o PEAD/PANI possui alta resistência mecânica, que sua resistência dc aumenta em função da tensão mecânica aplicada e que não há efeito de interface. Porém, há efeito de volume devido ao surgimento de cargas espaciais no material, demonstrado pelo modelo de Corrente Limitada por Carga Espacial (SCLC). Já as medidas ac mostraram que a impedância do filme aumenta, enquanto a condutância diminui em função da tensão mecânica. Estes resultados foram explorados a partir dos modelos de Cole-Cole (baseado em circuitos equivalentes) e de Barreiras de Energia Livres e Aleatória (baseado na teoria de Saltos), que demonstraram que o filme apresenta uma estrutura desordenada do tipo simétrica e que a resistividade do filme aumenta com a tensão mecânica devido ao aumento da distância média entre as barreiras de energia do material. Como consequência, tem-se a diminuição da frequência de salto dos portadores de carga e também da mobilidade elétrica. Verificou-se que o filme possui melhor sensibilidade elétrica na frequência de 100 Hz e que não possui reversibilidade mecânica e elétrica. Portanto, assim pôde-se contribuir para compreensão dos mecanismos de condução em sistemas poliméricos semicondutivos e flexíveis e também para a fabricação de dispositivos flexíveis de alta resistência mecânica.
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    Improving performance of polymer-based ammonia gas sensor using POMA/ V2O5 hybrid films.
    (2019) Diniz, Mariana Oliveira; Golin, Alana Fernandes; Santos, Mirela de Castro; Bianchi, Rodrigo Fernando; Guerra, Elídia Maria
    Conducting polymers such as polyaniline (PANi) have been widely investigated as ammonia gas sensors due to their intrinsic redox states, good environmental stability, and suitability for low-cost and variable changing in electrical conductivity when exposed to acid and basic gases. In this paper we used both a hybrid PANi derivative, poly(o-methoxyaniline) (POMA)-vanadium pentoxide (V2O5) film, and new ac electrical measurement strategies to increase the ammonia gas sensor performance. Complex impedance measurements of POMA/V2O5 hybrid film showed linearity in response and a high sensitivity to ammonia in the 0–20 ppm range in both real (around 800%) and imaginary (around 3000%) components, which indicated that the film is a good candidate to use as an ammonia sensing material. FTIR spectra presented typical V2O5 and POMA bands and also presented a shifting to higher wave numbers in bands referring to the vanadyl group and primary amines, which indicated the presence of hydrogen bonds between oxide and polymer. Finally, the Cole–Cole theoretical model with an interface effect provided a good fit for the experimental results from electrical ac measurements.
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    The use of complex impedance spectroscopy measurements for improving strain sensor performance.
    (2019) Mapa, Ludmila Marotta; Golin, Alana Fernandes; Costa, Cleidinéia Cavalcante da; Bianchi, Rodrigo Fernando
    Ultrasensitive strain sensors have significant practical application in human-motion detection. However, there is still a challenge for developing strain sensors that are capable of detecting high strain and a high gauge factor (GF). The aim of this study was to investigate whether a semiconducting polymer and AC measurements are able to improve the GF of stretchable sensors. We employed complex impedance spectroscopy measurements to adjust the optimal operating frequency and the impedance component for improving the device performance of a polyaniline film on a flexible poly(vinyl chloride):diisononyl phthalate sub-strate. In the DC regime,the sensor revealed linearity and GF ∼18 at 46% strain. oreover,the frequency of 100 Hz corresponds to the ideal work re- gion to operate the device that unifies sensitivity and linearity, as well as to directly correlate GF and Z∗(100) data. The most surprising correlation is with GF from Z”(100), i.e. GF”(100), which is about 9 times higher than GF (DC regime) at 46% strain. The ColeDavidson approach is developed, in which Z’(f) and Z”(f) are calculated as functions of tensile stress. This model provides the correlation between GF”(100) and the electrical resistance and capacitance of the device, as well as the charge-carrier hopping distance dependence on the tensile stress.