Produção, caracterização e aplicações de tinta condutiva em solução aquosa a partir de nanopartículas do fluorpolímero PSIF-DBT

Abstract

Resumo: Neste trabalho foram produzidas nanopartículas a partir do polímero semicondutor PSIF-DBT através da técnica coloidal de mini emulsão com a finalidade de produzir tinta de nanopartículas de polímero semicondutor à base de água. O polímero PSiF-DBT é muito utilizado como camada ativa na construção de dispositivos fotovoltaicos na geometria de célula solar monocamada e bicamada. Com a tinta semicondutora de nanopartículas de PSiF-DBT foi possível preparar filmes finos em diversos substratos diversos, possibilitando a caracterização de suas propriedades ótica, elétrica e morfológica. Comparando as características de filme de PSiF-DBT preparados em soluções orgânicas pode-se verificar a manutenção de suas características físicas. Com as imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão das nanopartículas foi possível avaliar as dimensões variando entre 20 e 150 nm. As medidas de Absorção no UV-Vis mostraram que o band gap do polímero PSiF-DBT na forma de filme fino de nanopartículas permaneceu inalterado, e as medidas de Transmitância por Fluorescência destes filmes finos não mostraram diferenças nos processos de relaxação. Foi obtida para o polímero na forma de filme fino de nanopartículas uma resistividade de 8,6 k?/cm e para a condutividade um valor de 1,15×10-2 S/cm. Estes resultados foram uma ordem de grandeza maior do que as mesmas medidas efetuadas para o filme fino do polímero PSiF-DBT em solução orgânica. Palavras chave: tinta condutora à base de água, mini emulsão, nanopartículas, PSIF-DBT, dispositivos fotovoltaicos, transistores de efeito de campo.

Abstract: In this work, nanoparticles were produced from the semiconductor polymer PSIF-DBT through the colloidal mini emulsion technique in order to produce water-based semiconductor polymer nanoparticles. The PSiF-DBT polymer is widely used as active layer in the construction of photovoltaic devices in the monolayer and bilayer solar cell geometry. With the PSiF-DBT nanoparticle semiconductor ink, it was possible to prepare thin films on several substrates, allowing the characterization of their optical, electrical and morphological properties. Comparing the film characteristics of PSiF-DBT prepared in organic solutions it was possible verify the maintenance of their physical characteristics. With the Transmission Electron Microscopy images of the nanoparticles it was possible to evaluate the dimensions varying between 20 and 150 nm. UV-Vis Absorption measurements showed that the band gap of the PSiF-DBT polymer in the form of thin film nanoparticles remained unchanged, and the Fluorescence Transmittance measurements of these thin films did not show differences in the relaxation processes. A resistivity of 8.6 k?/cm and a conductivity value of 1.15×10-2 S/cm were obtained for the polymer as thin film nanoparticle. These results were an order of magnitude greater than the same measurements made for the thin film of the polymer PSiF-DBT in organic solution. Keywords: water-based conductive ink, mini emulsion, nanoparticles, PSIF-DBT, photovoltaic devices, field effect transistors.