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dc.creatorRAICOSKI, Michelle Leifeld-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6640232793768858por
dc.contributor.advisor1VIVAS, Marcelo Gonçalves-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1312049227898761por
dc.contributor.referee1VIEIRA, Nirton Cristi Silva-
dc.contributor.referee2GIRALDI, Tania Regina-
dc.date.accessioned2021-02-23T13:27:13Z-
dc.date.issued2020-03-16-
dc.identifier.citationRAICOSKI, Michelle Leifeld. Cinética de fotodegradação do polímero MEH-PPV por espectroscopia uv-visível em tempo real – aplicação em dosimetria 3D. 2020. 83 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2020.por
dc.identifier.urihttps://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1739-
dc.description.resumoNeste trabalho investigou-se a cinética de fotodegradação do polímero poli-(5-metoxi-2-(2-etiloxi)-p-fenileno-vinileno) (MEH-PPV) e o desenvolvimento de um protótipo de dosímetro 3D. Para o estudo cinético foi induzido a fotodegradação da solução de MEH-PPV em clorofórmio através de um laser de diodo com comprimento de onda de 405 nm (região ultravioleta do espectro eletromagnético). Foram observadas três alterações no espectro de absorção em função do tempo de excitação: I) A banda de absorção da transição de mais baixa energia (transição π → π*) diminui de amplitude em função do tempo; II) A banda de absorção desloca para menores comprimentos de onda (mais alta energia) e III) há um alargamento da banda de absorção. Todos estes efeitos sugerem que há uma cisão na cadeia do polímero. Os experimentos foram realizados em diferentes concentrações (2,94 x 10-4 mol/L, 1,98x10-4 mol/L, 1,20 x 10-4 mol/L e 3,75 x 10-5 mol/L) e potências de excitação (30 mW e 105 mW). A partir destes dados foi quantificado a taxa de fotodegradação do MEH-PPV e observou-se seguir uma reação de pseudo-primeira ordem com um valor da taxa de fotodegradação de 6,7 x10-5 s-1 para 30 mW e 2,26 x 10-4 s-1 para 105 mW. Quando normalizamos o valor da taxa pela potência, observamos o mesmo valor de aproximadamente 2,20 x 10-3 J-1. Portanto, nossos resultados mostram que nem a concentração e nem a potência de excitação alteram a cinética de fotodegradação do MEH-PPV em clorofórmio. Para melhor entender este processo foram realizados medidas de fotoluminescência do MEH-PPV. Os resultados mostraram que a radiação UV provoca uma desordem no polímero que modifica estruturalmente atingindo um máximo em 30 minutos. Este fenômeno pode estar associado a um processo de epoxidação que leva a cisão da cadeia polimérica e consequentemente diminui o comprimento de conjugação efetivo do MEH-PPV. Para o desenvolvimento do protótipo de dosímetro 3D foi utilizada soluções de polimetilmetacrilato (PMMA), polivinilpirrolidona (PVP) e o MEH-PPV. O dosímetro 3D foi exposto a um feixe de excitação composto por um laser de diodo na região do UV (405 nm) e uma câmera CCD colorida de alta resolução que capturou as imagens de fluorescência em intervalos de tempo de 30 segundos durante 3 horas. Através desse conjunto de imagens foi construído um mapa de cor que indica as regiões em que o dosímetro recebeu a maior parte da radiação. O método computacional usado é o das diferenças generalizadas. Através dessa metodologia foi possível obter um resultado visual da distribuição da fotodegradação ao longo do dosímetro. O método mostrou que tem potencial para mapear a dosagem recebida ao longo do volume (dosimetria 3D). Além disso, a partir de uma análise temporal, isto é, a partir de mapas de cores gerados não mais a partir do total de imagens (3 horas) mas em intervalos de tempos menores (30 minutos), foi possível quantificar a degradação do material a partir do sinal de DG e observamos uma cinética de primeira ordem para o MEH-PPV no estado sólido.por
dc.description.abstractIn this present work, we investigated the photodegradation kinetics of the poly-(5-methoxy-2-(2-ethyloxy)-p-phenylene-vinylene) polymer (MEH-PPV) and the development of a 3D dosimeter. For the kinetic study, photodegradation of the MEH-PPV solution in chloroform was induced using a diode laser at 405 nm (ultraviolet region of the electromagnetic spectrum). Three main changes were observed in the absorption spectrum as a function of the excitation time: I) the absorption band of the lowest-energy transition (transition π → π *) decreases in amplitude as a function of time; II) the absorption band shifted to shorter wavelengths (higher energy) and III) there is an increase in the linewidth of the absorption band. All of these effects suggest that there is a split in the polymer chain. Also, the experiments were carried out in different concentrations (2.94 x 10-4 mol/L, 1.98 x 10-4 mol/L, 1.20 x 10-4 mol/L and 3.75 x 10-5 mol /L) and laser powers (30 mW and 105 mW). From these data, it was observed that the MEH-PPV photodegradation to follow a pseudo-first-order reaction with a photodegradation rate value of 6.7 x10-5 s-1 for 30 mW and 2.26 x 10-4 s-1 for 105 mW. When we normalize the rate value by the power, we observed the same value of approximately 2.20 x 10-3 J-1. Therefore, our results show that neither the concentration nor the excitation power modifies the photodegradation kinetics of MEH-PPV in chloroform. To better understand this process, photoluminescence measurements of the MEH-PPV in solution were performed. Our results have shown that UV radiation causes a structural disorder in the polymer, reaching a maximum in 30 minutes for the laser power of 105 mW. This phenomenon may be associated with an epoxidation process that leads to polymeric chain scission and consequently decreases the effective conjugation length of MEH-PPV. For the development of the 3D dosimeter prototype, polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and MEH-PPV solutions were used. The 3D dosimeter was exposed to the same excitation laser, and a high-resolution color CCD camera put to 90 degrees in relation to the laser beam captured the fluorescence images at intervals of 30 seconds for 3 hours. Through this set of images, a color map was built, which indicates the regions where the dosimeter received most of the radiation. The computational method used is called generalized differences. Through this methodology, it was possible to obtain a visual result of the photodegradation distribution along the dosimeter. The method showed that it has the potential to map the dosage received over the volume (3D dosimetry). Furthermore, from a temporal analysis, that is, from color maps generated now in shorter time intervals (30 minutes), it was possible to quantify the degradation of the material from the DG signal, and we observed that in solid-state the MEH-PPV follow first-order kinetics.eng
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dc.formatapplication/pdf*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Alfenaspor
dc.publisher.departmentInstituto de Ciência e Tecnologiapor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUNIFAL-MGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/-
dc.subjectDosímetros.por
dc.subjectPolímeros.por
dc.subjectCinética química.por
dc.subjectFluorescência.por
dc.subjectDosimetria.por
dc.subject.cnpqMATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESpor
dc.titleCinética de fotodegradação do polímero MEH-PPV por espectroscopia uv-visível em tempo real – aplicação em dosimetria 3Dpor
dc.title.alternativePhoto-degradation kinetics of MEH-PPV polymer by real-time UV-visible spectroscopy - application in 3Deng
dc.typeDissertaçãopor
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