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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Aguardando Data da Autorização para Disponibilizar o Arquivo com Texto Completo
Autora: Balestrin, Lia Beraldo da Silveira
Título: Triboeletrização: Evidências da Participação de Reações Mecanoquímicas
Ano: 2015
Orientador: Prof. Dr. Fernando Galembeck
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Triboeletrização, Atrito, Isolantes, Transferência de massa, Carga estática
Resumo: Quando dois materiais isolantes são atritados, ocorre a triboeletrização de suas superfícies, isto é, a formação de cargas estáticas, distribuídas em padrões fractais. Uma das hipóteses para explicar a eletrização de isolantes é a ocorrência de reações mecanoquímicas seguidas da transferência mútua de massa. Esta dissertação apresenta mapas de potencial elétrico de superfícies atritadas, que também foram examinadas por microscopia eletrônica de varredura (SEI, BEI) e microanálise EDX. Os resultados verificam a hipótese mecanoquímica associada à transferência de fragmentos poliméricos iônicos, sendo as reações iniciadas pela quebra de cadeias seguida da formação de várias espécies de alta energia e produtos de oxidação. Microanálises também detectaram a fixação de N2 nestas superfícies, evidenciando a participação da atmosfera e a formação de triboplasma. As imagens BEI revelam uma distribuição fractal de composição química consistente com a distribuição de fragmentos limitada por difusão, mas superior à dimensão fractal de distribuição de cargas. Esta diferença é atribuída à supressão de cargas devido a microdescargas elétricas desencadeadas por gradientes superiores à rigidez dielétrica do sólido ou do ar. As microdescargas diminuem os gradientes elétricos, mas, ao mesmo tempo, geram novas espécies muito reativas, aumentando a heterogeneidade química das superfícies. Essa dissertação descreve também alguns experimentos acerca da eletrização produzida por simples contato, obtendo-se padrões bem definidos com tempo de contato de 1 h, porém não revelam a transferência de fragmentos poliméricos mutuamente, sugerindo que o cisalhamento desempenhe um papel importante na transferência de fragmentos poliméricos eletrizados. Em um menor grau de aprofundamento, esta dissertação contempla outras consequências de cargas estáticas, como alterações no coeficiente de atrito.
Abstract: Triboelectrification occurs when two insulators are rubbed, i.e. static charges are formed on the surface with a fractal distribution pattern. One of the hypotheses raised by the literature indicates that the electrification is accompanied by mutual mass transfer. This dissertation presents electric potential maps of rubbed surfaces, which were also examined by scanning electron microscopy (SEI, BEI) and EDX microanalysis. The results verify the hypothesis that the electrification is due to mechanochemical reactions associated with transfer of charged polymeric fragments. The reaction is initiated by breaking the chains, generating reactive species and oxidation products. Microanalysis also detected N2 fixation on these surfaces, evidencing the contribution of the atmosphere and the formation of triboplasma. The BEI images show a fractal distribution of chemical composition consistent with a fragment distribution limited by diffusion, but higher than the fractal dimension of the charge distribution. This difference is attributed to the suppression of charges due to electrical micro discharge triggered by gradients higher than the dielectric strength of solid or air. The micro discharges decrease electrical gradients, but at the same time, generates very reactive species further increasing the chemical heterogeneity of surfaces. This dissertation also describes some experiments about the electrification produced by single contact, resulting in well-defined patterns with a contact time of 1 h, but do not show the mutual transfer of polymeric fragments, suggesting that the shearing plays an important role in transferring electrified fragments. This work also includes other consequences of static charges, such as changes in the friction coeficiente.
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