ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: EFEITO DA PRESENÇA DE CERÂMICAS AVANÇADAS EM FILMES LBL FORMADOS A PARTIR DE POLIANILINA E GOMA DO CAJUEIRO
AUTORES: FARIAS, E. A. O. (UFPI) ; RAMOS, J. C. F. (UFPI) ; LEAL, S. H. B. S. (UFPI) ; LEITE, J. R. S. A. (UFPI) ; EIRAS, C. (UFPI)
RESUMO: Filmes contendo a goma do cajueiro, um polissacarídeo natural e a polianilina (PANI), um polímero condutor, foram preparados pela técnica de automontagem do tipo layer-by-layer (LBL), estes materiais com grande potencial tecnológico foram imbilizados sobre substrato sólido de ITO e caracterizados pelas técnicas de voltametria cíclica e UV-VIS. O efeito da presença do titanato de cálcio (CT) na estrutura dos filmes LbL foi estudado e os resultados encontrados mostram a interação entre os materiais formadores da nanoestrutura.
PALAVRAS CHAVES: goma do cajueiro, polianilina e titanato de cálcio.
INTRODUÇÃO: A ciência e a tecnologia em nanoescala têm atraído considerável atenção nos últimos anos, devido ao impacto que os materiais nanoestruturados podem causar na melhoria da qualidade de vida e na preservação do meio ambiente (ARAKI, 2007). Estes materiais têm sido amplamente investigados em forma de estruturas ultrafinas conhecidas como filmes automontados.
A técnica de automontagem conhecida como layer-by-layer (LbL), desenvolvida por DECHER et al. (1997), baseia-se em interações eletrostáticas entre cargas de sinais opostos, isto é, submergindo um substrato alternadamente em soluções de polieletrólitos aniônicos e catiônicos por um determinado período de tempo. Esta técnica surge como alternativa de se intercalar materiais de diferentes naturezas baseando-se nestas interações de caráter iônico (CRESPILHO et al., 2006).
O potencial tecnológico das gomas naturais tem sido investigado por apresentarem características interessantes como biodegradabilidade, atoxidade, abundância na natureza, e por possuírem características aniônicas (EIRAS et al., 2007). Neste contexto, podemos destacar a goma do cajueiro (Anacardium occidentale) encontrada
abundantemente na região nordeste do Brasil. Neste estudo foram preparados nanocompósitos à base de Polianilina (PANI), um polímero condutor que quando dopado pelo processo de protonação, e sob condições adequadas de pH, exibe características catiônicas, e a goma do cajueiro A. occidentale que quando em solução possui caráter aniônico. O efeito de uma cerâmica tecnológica, o titanato de cálcio (CaTiO3), foi observado na estrutura ultrafina. Os filmes foram caracterizados por voltametria cíclica e espectroscópia na região do UV-VIS.
MATERIAL E MÉTODOS: A solução da PANI foi preparada dissolvendo-se 0,47 g de base esmeraldina (pó resultante da síntese química) em 25 mL de dimetilacetamida (DMAc), e deixada em agitação por 12 horas, para posterior filtragem. Em seguida, adicionou-se lentamente, e também sob agitação, 3 mL da solução de PANI, filtrada, em 26 mL de solução de HCl (pH 2,8). Já a solução da goma do cajueiro (denominada somente de caju) foi preparada na concentração de 0,5 g/L após o processo de isolamento e purificação do polissacarídeo. O titanato de cálcio (denominado CT) foi obtido pelo método dos precursores poliméricos e disperso na solução de interesse na concentração de 1,0 mg/mL.
Os filmes foram preparados pela técnica de automontagem do tipo LbL e caracterizados por voltametria cíclica usando um potenciostato/galvanostato AUTOLAB PGSTAT 128N e uma célula eletroquímica com encaixe para três eletrodos, sendo usado o eletrodo de calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência, uma placa de platina, com área 1,0 cm2, como contra-eletrodo e o filme automontado depositado sobre ITO como eletrodo de trabalho. Uma solução de H2SO4 0,05 molL-1. foi utilizada como eletrólito suporte. A formação das multicamadas foi monitorada empregando-se um espectrofotômetro SHIMADZU modelo UV-1800. Para os estudos espectroscópicos os filmes foram automontados sobre vidro BK7.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 1 exibe os voltamogramas cíclicos para os filmes de PANI e a goma contendo a cerâmica (CT) dispersa no poliânion (Caju) ou no policátion (PANI). O filme PANI/Caju sem a presença da cerâmica também foi estudado,e no sistema em que o CT foi disperso na solução de goma constituindo o filme PANI/Caju(CT), os valores de densidade de corrente encontrados foram menores que aqueles observado para PANI/Caju, o que era esperado, pois tanto a goma quanto a cerâmica não exibem propriedades de condução.
Surpreendentemente, um efeito contrário foi observado para a seqüência em que o CT foi disperso no polímero condutor, PANI(CT)/Caju, que neste caso apresentou maiores valores de densidade de corrente. Outro efeito observado, figura 1, foi o deslocamento do processo do primeiro pico anódico característico da PANI, para valores mais positivos o que pode estar relacionado com o aumento da estabilidade do filme devido ao efeito sinérgico entre o CT e a PANI. Sugere-se ainda que o CT atue como um dopante secundário da PANI, pois, quando disperso na matriz polimérica, sistema PANI(CT)/Caju, promova o estiramento das cadeias do polímero condutor facilitando o transporte de cargas neste sistema. Estas hipóteses serão investigadas em estudos futuros de FTIR.
A cinética de crescimento dos filmes bicamadas na ausência e presença do CT foi monitorada por espectroscopia de UV-VIS e os resultados obtidos são mostrados na figura 2.
O perfil espectroscópico obtido para o sistema PANI/Caju e PANI(CT)/Caju foram praticamente idênticos havendo sobreposição das curvas, figura 2d. Já para o sistema PANI/Caju(CT) foi observado uma curva polinomial,este comportamento sugere que as interações entre a goma e o CT são diferentes daquelas observadas entre a Polianilina e o CT.
CONCLUSÕES: Nanocompósitos à base de polianilina, goma do cajueiro e titanato de cálcio foram obtidos com êxito através da técnica LbL de automontagem. A cerâmica altera a resposta eletroquímica da PANI promovendo o estiramento de suas cadeias enoveladas, o que reflete nos maiores valores de densidade de corrente observados nos ensaios eletroquímicos. As medidas de UV-VIS mostraram que o mecanismo de deposição para os filmes de PANI/Caju e PANI(CT)/Caju são idênticos e diferem do sistema PANI/Caju(CT).
AGRADECIMENTOS: INCTMN-CNPq, Rede, Nanobiomed- CAPES, FAPEPI.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAKI, K. Estratégia supramolecular para a nanotecnologia. Quím. Nova, v. 30, n. 6, p. 1484-1490, 2007
CRESPILHO, F. N.; ZUCOLLOTO, V.; OVEIRA JR., O. N.; NART, F. C. Electrochemistry of Layer-by-Layer Films. Internacional Journal of Electrochemical Science, v. 1, p. 194-214, 2006.
DECHER, G. Fuzzy nanoassemblies: toward layered polymeric multicomposites. Science, v. 277, p. 1232-1237, 1997.
EIRAS, C.; PASSOS, I. N. G.; DE BRITO, A. C. F.; SANTOS JR, J. R.; ZUCOLOTTO, V.; OLIVEIRA JR., N. O.; KITAGAWA, I. L.; CONSTANTINO, C. J. L.; DA CUNHA, H. N. Nanocompósitos eletroativos de poli-o-metoxianilina e polissacarídeos naturais. Quím. Nova, v. 30, n. 5, p. 1158-1162, 2007.
