Uma receita para eletrônicos 'verdes'? Mexa H2O vulcânica a 0 graus Celsius

Nick_Pandevonium/iStock

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Quando você pensa em como produzir componentes elétricos, a água pode não estar no topo de sua lista de matérias-primas. No entanto, pesquisadores da Universidade de Tsukuba usaram água de nascente vulcânica para ajudar a desenvolver o plástico que é um ingrediente crucial de muitas tecnologias modernas, de acordo com um estudo recente publicado na Water Chemistry and Technology.

Significativamente, a pesquisa pode melhorar a sustentabilidade da fabricação de vários bens de consumo e industriais.

Em muitas tecnologias modernas, os plásticos – polianilina (PANI) – mantêm os componentes eletrônicos juntos.

A PANI é utilizada anualmente em milhões de metros quadrados para esta e outras aplicações. Portanto, produzi-lo com um solvente ecológico tem claras vantagens.

Existem inúmeros solventes disponíveis hoje que podem ser usados ​​para criar PANI. Ainda assim, a maioria é tóxica e incompatível com os procedimentos padrão de fabricação de dispositivos de produção em massa, como a impressão a jato de tinta.

“Recentemente, relatamos o uso de etanol, com uma pequena quantidade de aditivo de iodo, para preparar a polianilina”, disse o professor Hiromasa Goto, autor sênior, em um comunicado à imprensa.

"No entanto, a água é o melhor solvente ecológico e, portanto, seria uma opção ainda melhor."

Ele disse que a água pura não funcionaria porque a anilina é frequentemente convertida em PANI usando um ácido e um oxidante. O sulfato e um grande número de íons minerais na água de nascente vulcânica, no entanto, são, de fato, adequados para a polimerização. O objetivo do estudo foi examinar essa ideia.

Apenas mexer suas misturas durante a noite a 0 graus Celsius permitiu que os pesquisadores criassem PANI, partículas PANI em nanoescala e compostos PANI/seda. Eles aumentaram a condutividade do PANI e verificaram que a condutividade não vinha de minerais.

"A microscopia eletrônica de varredura indica que cada fio de um tecido de seda fabricado foi revestido com PANI e a forma das fibras permaneceu inalterada", explicou o professor Goto.

"Assim, desenvolvemos um meio direto de preparar tecidos que podem conduzir eletricidade."

Esses compósitos PANI têm muitos outros usos potenciais. Por exemplo, os pesquisadores removeram cerca de 75% dos vestígios de iodo de uma amostra de água usando papel de filtro infundido com PANI.

Este esforço preparou com sucesso o PANI em água de nascente vulcânica a baixa temperatura - talvez um dos métodos mais ecológicos.

A equipe afirmou que encontrar o conteúdo ideal de minerais, pH e concentração de sulfato para essa síntese seria simples, permitindo que a água de qualquer fonte fosse um solvente viável para a produção de PANI.

Em última análise, eles acreditam que a síntese da PANI para eletrônicos pode ser considerada o auge da química verde, pois não gera resíduos de óleo e não apresenta risco de inflamabilidade.

O estudo completo foi publicado na Water Chemistry and Technology em 17 de março e pode ser encontrado aqui.

Resumo do estudo:

A água geotérmica é um recurso abundante que brota do subsolo e contém muitos minerais ou íons. A água geotérmica ainda não foi aplicada a usos industriais. Nesta pesquisa, a síntese de polianilina e compósitos de polianilina/fibra foi realizada em água de nascente natural. O sal de anilina pode ser preparado com uma mistura de anilina e água geotérmica com íons de ácido sulfúrico. A estrutura química dos produtos foi avaliada por espectroscopia de infravermelho e UV-Vis. Os sinais infravermelhos da transformada de Fourier derivados de ambas as estruturas benzenoides e quinonoides da polianilina foram observados. Os espectros UV-Vis de polianilinas foram medidos em N-metil-2-pirrolidona. Os sinais UV-Vis da transição π–π* da cadeia principal, bandas de dopagem como polarons (cátions radicais) e bipolarons (dicações) da polianilina foram observados. A condutividade foi medida pelo método de 4 sondas. Alta condutividade foi obtida quando água geotérmica de baixo pH foi usada para a polimerização da anilina. A condutividade foi ainda aumentada com a quantidade de persulfato de amônio na reação como um iniciador para a polimerização. A estrutura da superfície dos compósitos polianilina/fibra foi observada por microscopia eletrônica de varredura. A estrutura das fibras de seda foi exatamente mantida após a síntese dos compósitos. Uma série de sínteses de polianilina, um polímero condutor em água geotérmica, não requer adição de ácido sulfúrico. Este método sintético simples pode levar à integração da síntese de polímeros e geologia.