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Título: Funcionalização de nanomateriais para aplicações em conversão térmica de anergia solar
Autor: Vieira, Salomé Inês Cardoso Gomes
Orientador: Castro, C. A. Nieto de, 1949-
Alexandre, João
Palavras-chave: Química tecnológica
Teses de mestrado
Issue Date: 2008
Resumo: Este trabalho consistiu no estudo de revestimentos orgânicos com propriedades espectralmente selectivas. Foram utilizadas tintas com uma resina híbrida orgânica inorgânica e bucky gels como pigmento. A etapa inicial envolveu a produção dos bucky gels, funcionalizando os nanotubos de carbono com um líquido iónico e um corante com elevada capacidade de absorção na região do visível. Como meio de facilitar a funcionalização, foi promovida uma reacção entre o corante e um composto conhecido, muito usado na síntese de líquidos iónicos. A reacção foi efectuada por microondas e ultra-sons, métodos mais rápidos que os comuns e que não requerem a adição de um solvente. Procedeu-se à adição dos diferentes pigmentos à mesma base de tinta. Como parâmetro de comparação foi testado o efeito dos nanotubos de carbono não funcionalizados. Aplicaram-se as tintas sobre placas de cobre, recorrendo a dois aplicadores de rolo em espiral. Prosseguiu-se o estudo com a caracterização dos pigmentos por RMN, FTIR, SEM, TEM e ponto de fusão, das tintas pela medição do grau de finura e teor de matéria não volátil, e dos revestimentos por testes da espessura da película seca e brilho. A avaliação da selectividade espectral dos revestimentos foi efectuada pela determinação da absorvância espectral na zona do UV/Vis/IV próximo e da emissividade térmica na zona do IV térmico. Verificou-se que a adição dos bucky gels aumenta a selectividade espectral da base da tinta, embora uma elevada concentração de corante conduza a uma má dispersão do pigmento e a resultados inferiores. Observou-se que a adição de um líquido iónico aos nanotubos de carbono melhora a eficácia dos revestimentos. Uma espessura mais elevada, apesar de aumentar a emissividade térmica das películas, apresenta valores semelhantes de eficácia quando comparadas com aquelas menos espessas. O pigmento BG 5 MW obteve melhores resultados em termos de síntese e eficiência na conversão da energia solar em energia térmica.
This work consisted on the study of organic coatings with spectrally selective properties. Paints containing an organic-inorganic hybrid binder and bucky gels as pigments were used. The first step involved the production of bucky gels by functionalizing carbon nanotubes with an ionic liquid and a highly absorptive dye on the visible region. To facilitate the functionalization, a reaction was promoted between the dye and a known compound usually employed on the synthesis of ionic liquids. The reaction was performed by microwaves and ultrasounds, which are solvent-free methods and faster than those more common. The several pigments were added to the same paint base. The effect of the addition of non functionalized carbon nanotubes was analyzed as a comparison parameter. The paints were applied over copper using two different spiral bar coaters. The study continued with the characterization of the pigments by NMR, FTIR, SEM, TEM and melting point, of the paints by measuring the fineness of grind, the nonvolatile matter content and of the coatings thicknesses and brightness. The spectral selectivity of coatings was evaluated by the determination of the solar absorbance on the UV/Vis/NIR region and the thermal emittance on the thermal infrared. It was verified that the addition of bucky gels increases the spectral selectivity of the paint base. However a high concentration of dye leads to poor pigment dispersion and inferior results. It was ascertained that the addition of an ionic liquid to the carbon nanotubes improves the coatings efficiencies. A higher thickness, although it increases the thermal emittance of films, it gives similar values of efficiency when compared with those less thick. The BG 5 MW pigment obtained better results in terms of synthesis and efficiency in the conversion of solar energy into thermal energy.
Descrição: Tese de mestrado em Química Tecnológica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2008
URI: http://catalogo.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000562800
http://hdl.handle.net/10451/1302
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