Processamento e caracterização de nano compósito de
poli (fluoreto de vinilideno) dopado com nano partículas
de prata
Processing and characterization of nanocomposites of
poly(vinilidene fluoride) with silver nanoparticles
Daniel António da Silva Miranda
Orientador:
Prof. Doutor Senentxu Lanceros-Méndez
Departamento de Física da Universidade do Minho
Mestrado em Física
Ensino
Resumo
Sendo os nano compósitos caracterizados por misturas de nano partículas de natureza química
específica inseridos numa matriz, estes materiais destacam-se pelo seu interesse científico e
tecnológico. Dentro dos diversos nano compósitos restringimos este estudo aos que são constituídos por
uma matriz polimérica, onde se encontram dispersas nano partículas metálicas, sendo escolhida como
matriz polimérica o poli (fluoreto de vinilideno), PVDF, por possuir propriedades piezo, piro e
ferroeléctricas. As nano partículas escolhidas foram nano esferas metálicas de prata (Ag).
O objectivo deste trabalho consiste no processamento de nano compósito de PVDF@Ag a diferentes
percentagens em massa de nano partículas de prata inseridas nas fases cristalinas α e  do PVDF,
assim como também na caracterização destas amostras de forma a estudar a influência das nano
partículas de Ag na resposta macroscópica do material.
Foram optimizadas as condições de processamento de forma a obter uma boa dispersão das nano
partículas na matriz polimérica. Recorreu-se ao método de cristalização por solução seguido de fusão na
obtenção α-PVDF@Ag. Na obtenção das amostras -PVDF@Ag recorreu-se à transformação de fase
α→ por estiramento uniaxial de amostras originalmente na fase α obtidas por fusão.
Os nano compósitos foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformadas de
Fourier e Calorimetria Diferencial de Varrimento. Foi obtido por estiramento mecânico um máximo de
71% de fase . O grau de cristalinidade ronda os 55% a 58% nas amostras de fase α e os 49% a 55%
nas amostras de fase . Os valores anteriores são superiores aos registados para o PVDF puro,
actuando, provavelmente, as nano partículas como agentes nucleantes. De igual forma observa-se nas
amostras de PVDF@Ag um aumento da temperatura e da entalpia de fusão relativamente às amostras
de PVDF puro, em ambas as fases α e .
O recurso à Microscopia Electrónica de Varrimento permitiu o estudo da evolução da microestrutura
tanto nas amostras com diferentes concentrações de PVDF@Ag como durante o processo de
estiramento.
Ensaios de espectroscopia de UV-Visível dos nano compósitos revelaram que as nano partículas são
responsáveis pelo aparecimento do fenómeno de surface plasmon ressonance (SPR), destacando-se
que este fenómeno só é detectável em amostras na fase α .
Finalmente, determinou-se que as nano partículas de Ag contribuem ao aumento da constante
dieléctrica nos compósitos PVDF@Ag nas fases α e  relativos aos polímeros puros.
Abstract
Nano composites are a mixture of nano particles embebbed in a specific matrix. These materials have a
great scientific and technological interest. In this work, nano composites of metallic nano particles
dispersed in a polymer matrix have been investigated. The polymer chosen as a matrix is poly (vinilidene
fluoride) PVDF, as it can show piezo, pyro and ferroelectricity. The metallic nano particles are silver (Ag)
nano spheres.
The main objective of this work is the processing of nano composites of PVDF@Ag with different
percentages in mass of silver nano particles (%Ag) with the polymer in the α and  crystalline phases.
The effect of the silver nano particles in the macroscopic response on the material was also studied.
The processing conditions were optimized in order to obtain a better dispersion of nano particles within
the polymer matrix. We used method of crystallization from solution followed by fusion in order to obtain
α -PVDF@Ag. The -PVDF@Ag samples were obtained by α→ phase transformation by uniaxial
stretching of originally α−phase samples.
Nano composites were characterized by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy and by a Differential
Scanning Calorimetry. We obtained a maximum of 71% of -phase content by stretching. The degree of
crystallinity was between 55% and 58% for the α phase samples and between 49% and 55% for the 
phase samples. These values are larger than those registered from pure PVDF, in both phases.
The use of Scanning Electron Microscopy (SEM) allowed the study of the evolution of the microstructure
with nano particle concentration, PVDF@Ag, as well as during the stretching process.
Ultraviolet-Visible spectroscopy experiments of the nano composites revealed that nano particles are
responsible for the appearance of the surface plasmon resonance (SPR).This phenomenon is only
observed in the α-phase samples.
Finally, the Ag nano particles induce an increase of the dielectric constant in the PVDF@Ag nano
composites in both the and  phases.