Comportamento espectro-eletroquímico de filmes finos de polianilina: estratégias para aplicações tecnológicas.
Polianilina; filmes finos; eletropolimerização; Impressão 3D; célula SEC; espectroeletroquímica
Compreender os processos dinâmicos interfaciais e suas implicações na síntese de materiais condutores possibilita desenvolver estruturas específicas para diversas aplicações tecnológicas. Polianilina (PANI), um polímero conjugado condutor, possui uma estrutura única que permite seu uso em diversas aplicações, incluindo dispositivos eletrônicos, proteção contra corrosão e desenvolvimento de sensores. O objetivo deste estudo foi investigar a influência dos regimes de eletropolimerização nas propriedades de filmes finos de PANI sintetizados por técnica galvanostática (PANI-G), potenciodinâmica (PANI-V) e filme convertido eletroquimicamente (PANI-C). Células espectroeletroquímicas (SEC) impressas em 3D foram empregadas para acoplar técnicas de UV-Vis, Raman e eletroquímicas para medições in situ e em tempo real durante a síntese do filme PANI-G. Aspectos estruturais, morfológicos e químicos dos filmes foram analisados ex situ utilizando UV-Vis, Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios-X por Dispersão de Energia (EDS). A análise por MEV revelou uma superfície lisa e homogênea para o filme PANI-G. Em contraste, o filme PANI-V exibiu uma superfície rugosa e não uniforme, com estruturas granulares, indicando uma morfologia desordenada. Voltamogramas cíclicos dos filmes PANI-G em H₂SO₄ 0,5 mol L⁻¹, no intervalo de -0,2 a +0,9 V vs. Ag/AgCl/KCl (3M), revelaram uma maior necessidade energética para processos de interconversão no primeiro ciclo voltamétrico, indicando maior organização da cadeia e maior resistência ao transporte de prótons. O filme convertido, PANI-C, demonstrou ter características de transição de ambos os filmes. Voltametria de disco rotatório foi empregada para medir a permeabilidade dos filmes. PANI-G e PANI-C exibiram valores semelhantes, 2,34 × 10⁻² e 2,03 × 10⁻² cm s⁻¹, respectivamente, enquanto o filme PANI-V apresentou uma permeabilidade menor de 9,72 × 10⁻³ cm s⁻¹. O método do potencial de circuito aberto foi empregado para realização de medições potenciométricas. PANI-G e PANI-V exibiram respostas super-Nernstianas de -73,4 mV·pH⁻¹ e -79,9 mV·pH⁻¹, respectivamente, dentro da faixa de pH 2–6, enquanto PANI-C demonstrou uma resposta quase-Nernstiana de -53,8 mV·pH⁻¹ em pH 2–10. Foi constatado que o regime de eletropolimerização afeta significativamente a estrutura do filme, o comportamento eletroquímico e o desempenho de detecção, o que pode ser atribuído ao fator conformacional das cadeias poliméricas, resultando consequentemente à uma escolha mais apropriada da superfície dependendo da aplicação desejada.