Efeito da degradação do eletrodo metálico no desempenho eletromecânico de atuadores baseados em compósitos de polímero ionomérico e metal

Resumo

Compósitos de polímero ionomérico e metal (IPMCs) são materiais inteligentes que possuem uma estrutura do tipo sanduíche metal/polímero/metal e são capazes de se deformarem em resposta a estímulos elétricos e vice-versa. Além disso, possuem baixa densidade, flexibilidade, biocompatibilidade e baixa tensão de acionamento. Logo, são materiais promissores para uma ampla gama de aplicações: atuadores, sensores, em robótica e como músculos artificiais. O mecanismo de operação destes dispositivos consiste na migração de íons hidratados no interior dos canais ionoméricos do polímero em resposta a um campo elétrico gerado após a aplicação de uma diferença de potencial (DDP) nos eletrodos metálicos, causando uma deformação mecânica. Por este motivo, seu desempenho eletromecânico depende de vários fatores, como intensidade do estímulo elétrico, contra-íon incorporado à membrana e integridade dos eletrodos metálicos após vários ciclos de atuação. O Nafion é o polímero eletroativo mais utilizado para a preparação de IPMCs. Da mesma forma, metais nobres como ouro (Au) e platina (Pt), que possuem elevada condutividade elétrica e resistência a oxidação, são os elementos mais utilizados para a formação de eletrodos. Para qualquer elemento metálico depositado, é considerado que a falha do eletrodo ocorre por fadiga, resultando em redução progressiva da condutividade elétrica, a qual se intensifica com o aumento da amplitude de deflexão e com o aumento do número de ciclos. Este é um dos principais desafios associados à redução do desempenho eletromecânico de IPMCs ao longo do tempo. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo verificar a influência da intensidade da DDP aplicada, da amplitude e número de ciclos no desempenho eletromecânico de IPMCs em 3 regiões distintas, após 10, 30 e 50 mil ciclos completos de atuação. Neste trabalho, será utilizado o Nafion 117 como polímero eletroativo e Pt para a formação dos eletrodos. Para a preparação de IPMCs, será utilizado o método de Oguro.