Multifunctional coatings of exfoliated and reassembled graphite on cellulosic substrates

Santos, Leandra P.; Silva, Douglas Soares da; Bertacchi, João Paulo Ferreira; Moreira, Kelly Schneider; Burgo, Thiago A. L.; Batista, Bruno C.; Santos, Jeferson dos; Paula, Patrick Alvarenga de; Galembeck, Fernando

doi:10.1039/c9fd00109c

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“…Thickness also affects other functional properties of ERG films; the most remarkable case is its impact on the surface electric resistance with a surprising consequence: ERG coatings may show a surface resistance lower than graphene monolayers the resistivity of which is only 10 −8 Ω·m −1 , but the <1 nm thickness leads to a >30 Ω/square [ 14 ].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Dispersions with different proportions of graphite and cellulose were prepared as described in previous works of the authors [ 13 , 14 ]. Cellulose powder was slowly added to a cold (0–5 °C) NaOH solution in a polyethylene beaker under gentle stirring using a Fisatom 713D stirrer at 210 rpm min −1 to avoid cellulose clumping.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…The application of successive dispersion layers on a substrate produces smooth and adherent layers of increasing thickness that resist the adhesion of foreign materials, like adhesive tapes. This is due to graphite exfoliation by peeling that was the method used to make the first isolated graphene sheets [ 14 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Environmentally Friendly, High-Performance Fire Retardant Made from Cellulose and Graphite

et al. 2021

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Many materials and additives perform well as fire retardants and suppressants, but there is an ever-growing list of unfulfilled demands requiring new developments. This work explores the outstanding dispersant and adhesive performances of cellulose to create a new effective fire-retardant: exfoliated and reassembled graphite (ERG). This is a new 2D polyfunctional material formed by drying aqueous dispersions of graphite and cellulose on wood, canvas, and other lignocellulosic materials, thus producing adherent layers that reduce the damage caused by a flame to the substrates. Visual observation, thermal images and surface temperature measurements reveal fast heat transfer away from the flamed spots, suppressing flare formation. Pinewood coated with ERG underwent standard flame resistance tests in an accredited laboratory, reaching the highest possible class for combustible substrates. The fire-retardant performance of ERG derives from its thermal stability in air and from its ability to transfer heat to the environment, by conduction and radiation. This new material may thus lead a new class of flame-retardant coatings based on a hitherto unexplored mechanism for fire retardation and showing several technical advantages: the precursor dispersions are water-based, the raw materials used are commodities, and the production process can be performed on commonly used equipment with minimal waste.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

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Environmentally Friendly, High-Performance Fire Retardant Made from Cellulose and Graphite

et al. 2021

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“…They are flexible and resist long experimental times. They peel off slowly, as expected for a material formed by parallel thin lamellae that also show chemical and morphological stability. , Galvanized steel (120 μm thick) duct was purchased from Barao Calhas (Campinas - SP). Aluminum foil (14 μm thick) was a product from WyDA.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Water Reactivity in Electrified Interfaces: The Simultaneous Production of Electricity, Hydrogen, and Hydrogen Peroxide at Room Temperature

et al. 2023

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Hygroelectric cells deliver hydrogen, hydrogen peroxide, and electric current simultaneously at room temperature from liquid water or vapor. Different cell arrangements allowed the electrical measurements and the detection and measurement of the reaction products by two methods each. Thermodynamic analysis shows that water dehydrogenation is a non-spontaneous reaction under standard conditions, but it can occur within an open, non-electroneutral system, thus supporting the experimental results. That is a new example of chemical reactivity modification in charged interfaces, analogous to the hydrogen peroxide formation in charged aqueous aerosol droplets. Extension of the experimental methods and the thermodynamic analysis used in this work may allow the prediction of interesting new chemical reactions that are otherwise unexpected. On the other hand, this adds a new facet to the complex behavior of interfaces. Hygroelectric cells shown in this work are built from commodity materials, using standard laboratory or industrial processes that are easily scaled up. Thus, hygroelectricity may eventually become a source of energy and valuable chemicals.

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“…70 O ERG é um revestimento altamente condutor e fortemente aderente a diversos substratos, como papel, madeira, cerâmica, tecidos e não tecidos feitos de polímeros naturais e sintéticos. 71 Quando folhas de papel são revestidas com a dispersão de ERG, um material flexível é obtido, podendo atuar em circuitos elétricos, como retardante de chamas 72 e também como eletrodos para supercapacitores, 73 dispositivos flexoelétricos 74 e células higroelétricas. 47,71,75 Recentemente, um artigo do grupo do professor Burgo da Universidade Federal de Santa Maria, do qual fui co-autora, 47 O gerador higroelétrico descrito neste trabalho apresentou uma tensão de saída de 0,5 V, alimentando um resistor de 2 M com uma corrente elétrica de até 250 nA, por 140 horas.…”

Section: Higroeletricidade E O Uso De Ergunclassified

Efeitos da configuração e de parâmetros de operação de dispositivos higroelétricos

Lermen

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A Ata de defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação de Mestrado defendida pela aluna DIANA LERMEN aprovada pela Comissão Julgadora em 6 de maio de 2022. AGRADECIMENTOSAo professor Fernando, por sua dedicação, pelo aprendizado que tive nesta etapa e por sua paciência.Aos meus pais e família que me apoiaram e me ajudaram durante essa jornada.Aos meus amigos, pela companhia, pelos momentos de descontração e pelo apoio. Em especial à Cássia, Nandiny, Jéssica F., Jéssica A. e Ana Júlia, que acompanharam esse processo mais de perto e me ajudaram demais. E ainda, às minhas colegas de casa, principalmente pela companhia.A todos os funcionários e alunos do IQ que me ajudaram direta ou indiretamente.A todos do laboratório D208, Eupidio, Lidiane, Polianna, Felipe e Mariana, pelas conversas, cafés, discussões e por me 'adotarem' no grupo.A todos os colegas de trabalho, Leandra, Douglas, Isabela e Rafael, por toda ajuda, apoio, pelas conversas e conselhos.Ao Giancarlo, pela parceria e grande apoio, por acreditar em mim, pelo carinho, pelos momentos de descontração e pela paciência. À Gerusa, por me ouvir e ajudar a me tornar a pessoa que sou hoje.O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -Brasil (CAPES) -Código de Financiamento 001.Ao INCT -INOMAT, pelo financiamento do laboratório. RESUMOA geração de energia mediada pela umidade atmosférica, ou higroeletricidade (HE), foi descoberta por este grupo de pesquisa, em 2010.Atualmente, mais de 8 grupos pelo mundo já verificaram a coleta de eletricidade da umidade ambiente, empregando diferentes materiais e argumentos para explicar esse fenômeno.Este trabalho verifica as condições de operação e de configuração de células HE compostas por eletrodos de alumínio e de grafite esfoliado e reorganizado (ERG), cujas matérias-primas são commodities abundantes e reutilizáveis ou recicláveis. Em especial, este trabalho demonstra o reaproveitamento de latas de bebidas como eletrodos de alumínio. A hipótese de trabalho adotada neste grupo para explicar a produção de corrente elétrica baseia-se na termodinâmica de sistemas abertos, multifásicos e não-eletroneutros. Segundo essa hipótese, a partição de íons da água (OHe H + ) adsorvidos em compartimentos separados do mesmo sistema cria uma diferença de potencial entre estes, aumentando, assim, os potenciais eletroquímicos dos íons e diminuindo a energia de Gibbs da oxidação de OHe redução de H + , produzindo corrente elétrica.Células HE montadas com papel Kraft revestido com ERG e filme de alumínio foram submetidas a ciclos periódicos de carga e descarga em capacitores, registrando os dados de tensão da célula e do capacitor. A tensão em circuito aberto chega a 1,2 V e a potência média transferida para o capacitor é de 1,5 mW. Outras células, montadas a partir das latas e TNT revestido com ERG, produziram tensão em circuito a...

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Multifunctional coatings of exfoliated and reassembled graphite on cellulosic substrates

Abstract: Graphite is spontaneously exfoliated within aqueous alkaline cellulose solutions, forming stable dispersions that can be used to coat cellulosic, ceramic and other substrates with continuous macroscopic layers. These are stable...

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Environmentally Friendly, High-Performance Fire Retardant Made from Cellulose and Graphite

Environmentally Friendly, High-Performance Fire Retardant Made from Cellulose and Graphite

Water Reactivity in Electrified Interfaces: The Simultaneous Production of Electricity, Hydrogen, and Hydrogen Peroxide at Room Temperature

Efeitos da configuração e de parâmetros de operação de dispositivos higroelétricos

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