Síntese e caracterização morfológca, óptica e elétrica do compósito hidrogel/MBBA

Hydrogels are materials based on hydrophilic tridimensional network (3D) with wide technological application. In the last decade the application has still more expanded due to the confinement on 3D matrix of materials such as magnetic particles, electrochromic moieties, enzymes, liquid crystals, nanostructured particles and others forming composites. Such composites present, often, the properties of hydrogels (hydrophilicity, biocompatibility, etc.) and, at same time, the properties associated to confined material on 3D network. In this dissertation, the electro-optic behaviors of following materials: polyacrylamide (PAAm) hydrogel, liquid crystal (MBBA) (N-[(4- metoxy benzilidene)-4-(buthyl aniline)]), a thermotropic liquid crystal, and composites obtained by the confinement of MBBA on PAAm 3D matrix. The hydrogels were synthesized in a sealed environment through photo-initiated radical polymerization chemical of acrylamide (AAm) monomers in presence of N',N'-methylene-bisacrylamide (MBAAm). The investigations of electro-optical properties were performed by the use of following techniques: electrical impedance spectroscopy (EIS), optical transmittance, light polarized optical microscopy (LPOM) and scanning electron microscopy (SEM). Thus, it was observed that the MBBA liquid crystal presents relaxation through permanent dipole, and the hydrogel of PAAm and the composites, formed by mixture of hydrogel + MBBA, present two different relaxations, one by dipolar and other by ionic movement. In spite of the relaxation time of hydrogel presents temperature dependence, such dependence disappears on the composite hydrogel/MBBA. This is a relevant fact that can be considered for future application in devices that should not change the electro-optic response as the temperature is changed. Os hidrogéis são materiais poliméricos baseados em redes tridimensionais (3D) hidrofílicas com vastas aplicações tecnológicas. As aplicações dos hidrogéis tem se expandido na última década devido a inserção (ou confinamento) de outros tipos de materiais na rede 3D, tal como partículas magnéticas, eletrocrômicas, enzimas, cristais líquidos, partículas nanoestruturadas, entre outros, formando materiais compósitos. Tais compósitos apresentam, freqüentemente, as propriedades dos hidrogéis (hidrofilicidade, biocompatibilidade, etc.) e, ao mesmo tempo, as propriedades associadas ao material confinado na rede 3D. Nesta dissertação é estudado o comportamento eletro-óptico dos seguintes materiais: hidrogel de poliacrilamida (PAAm), cristal líquido termotrópico N- [(4-metóxi benzilideno)-4-(butil anilina)] (MBBA) e dos compósitos formados por mistura de hidrogel de PAAm/MBBA. Os hidrogéis foram sintetizados em ambiente selado por meio de polimerização fotoquímica radicalar do monômero acrilamida (AAm) na presença de MBBA e N',N'-metileno-bis-acrilamida (MBAAm). As investigações das propriedades eletro-ópticas se deram por meio das seguintes técnicas: espectroscopia de impedância elétrica (EIE), transmitância óptica, microscopia óptica de luz polarizada (MOLP), e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi observado que o cristal líquido apresenta uma relaxação por momento de dipolo permanente, enquanto que o hidrogel e os compósitos hidrogel/MBBA apresentam duas relaxações, uma por relaxação dipolar e outra por movimentação iônica. Embora o tempo de relaxação do hidrogel apresente dependência com a temperatura, tal dependência desaparece no compósito hidrogel/MBBA. Esse é um fato relevante para futuras aplicações em dispositivos que não alterem a resposta eletro-óptica com a temperatura. 25 f