Caracterização eletromecânica de compósitos de polímero e metal aplicados em sensores de deformação

Esse trabalho concentra-se na caracterização e estudo de um sensor de deformação composto por um material eletroativo formado por um polímero iônico e metal. Estes materiais podem ser aplicados no desenvolvimento de peles artificiais por serem leves e flexíveis e por apresentarem uma resposta eletromecânica expressiva. Neste trabalho foi abordado o estudo e caracterização eletromecânica e elétrica de um compósito formado por Nafion® e eletrodos de platina. Este material, quando dobrado, produz um sinal elétrico que pode ser relacionado com a magnitude e a taxa em que o material foi dobrado. O objetivo geral foi quantificar a influência do grau de hidratação sobre o comportamento elétrico e eletromecânico deste compósito eletroativo. Um sistema para controlar a umidade relativa em torno da amostra foi desenvolvido para condicionar as amostras em diferentes condições de grau de hidratação. Este sistema foi acoplado a um módulo de espectroscopia de impedância para avaliar a influência do grau de hidratação sobre as propriedades elétricas deste material, e em outro experimento, acoplado a um módulo de caracterização eletromecânica. Este módulo consiste de um atuador capaz de dobrar as amostras na forma de uma fita com ângulos e velocidades controladas, e um sistema para coletar e amplificar o sinal elétrico produzido em resposta a esta deformação. Os resultados dos ensaios elétricos demonstraram que, tipicamente, o aumento do grau de hidratação contribui com a diminuição da impedância do material. As respostas eletromecânicas para deformações em degrau apresentaram um comportamento tipicamente de segunda ordem e a intensidade do sinal variou de acordo com o grau de hidratação e deformação imposta. Para testes com deformação oscilatória, as amostras apresentaram um sinal tipicamente senoidal, sem constatação de defasagem em relação ao estímulo mecânico. E, por fim, o aumento do grau de hidratação levou a uma atenuação do sinal eletromecânico.