Desenvolvimento do processo de obtenção de grafeno a partir da irradiação por laser de PDMS para aplicações em dispositivos fotônicos.

Abstract

A Deus por todas as oportunidades concedidas e pela possibilidade que me concedeu de realizar um mestrado.À minha família, meu pai Marcos, minha mãe Elizabeth e a minha irmã Camila, obrigado por todo companheirismo e apoio ao longo dessa jornada. Ao meu melhor amigo, Eronildo, obrigado por sempre me ouvir e apoiar minhas decisões. Ao Prof. Dr. Marco Isaías Alayo Chávez, obrigado por ter me aceitado como aluno, pelos conhecimentos e pela orientação. Ao Prof. Dr. Davinson Mariano da Silva, obrigado por essa jornada que começou na iniciação cientifica, obrigado pelo apoio e por todo ensinamento passado. Aos meus amigos, em especial a mestre Ana, obrigado por estar comigo nessa jornada desde a faculdade, obrigado pelo apoio e pelas risadas. À FATEC-SP, pelos espaços cedidos pelo Laboratório de Tecnologia em Materiais Fotônicos e Optoeletrônicos (LTMFO) e pelo Laboratório de Processamento e Caracterização de Materiais (LPCM). À CAPES pela disponibilização da bolsa de mestrado. Ao Prof. Dr. Ricardo Elgul Samad, Centro de Laser e aplicações-IPEN, pelas analises de absorção saturável. Ao Prof. Dr. Silvano Leal dos Santos, Universidade Federal do ABC, pelas medidas de microscopia confocal. A todos que contribuíram em minha jornada, muito obrigado. Drowning madly in deep blue seas, Waves of sadness swallow me, No soul can hear me beneath the weight, no gods or saviors, no hands of fate". The Pretty Reckless RESUMOO desenvolvimento de técnicas de processamento assistido por laser possibilitou diversos avanços na fabricação de novos produtos. Uma das possibilidades que surgiram através do processamento assistido por laser foi a possibilidade de realizar a obtenção de grafeno poroso tridimensional, também chamado de grafeno induzido por laser (LIG). O LIG foi demonstrado pela primeira vez em 2014 e consiste em uma rede porosa 3D, com grande área superficial (~340 m 2 /g), alta estabilidade térmica (> 900 ºC) e excelente condutividade (5-25 S/cm). O processo consiste na conversão de um precursor orgânico em grafeno, por irradiação a laser, sendo o processo chamado de grafenização. Neste trabalho o LIG foi obtido a partir da irradiação de polidimetilsiloxano (PDMS) com um laser de diodo CW de 405 nm e potência de 500 mW. O PDMS foi inicialmente depositado em um substrato de vidro por spincoating, utilizando velocidades variando de 1000 a 4000 rpm, para dar origem a filmes poliméricos com diferentes espessuras. A grafenização do PDMS foi realizada em uma máquina CNC de 3 eixos, na qual a amostra foi irradiada por um feixe de laser focalizado com potência de 500 mW. A estrutura do LIG apresentou uma rede porosa 3D, contendo nanopartículas de SiO2 que provavelmente foram geradas durante o processo de irradiação do polímero, como subproduto da degradação térmica do PDMS. A morfologia da estrutura do grafeno foi investigada por espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A transmitância óptica das amostras foi medida com um laser de diodo CW de 980 nm em função da intensidade do feixe. Absorção saturável foi ob...