Estudo das propriedades elétricas de filmes finos de PANI em substrato flexível de PEAD sob deformação mecânica.

Abstract

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.