ANÁLISE DAS CAPACIDADES TERMICAMENTE ISOLANTES DE AEROGÉIS DE CELULOSE

Apresentação em tema: "ANÁLISE DAS CAPACIDADES TERMICAMENTE ISOLANTES DE AEROGÉIS DE CELULOSE"— Transcrição da apresentação:

1 ANÁLISE DAS CAPACIDADES TERMICAMENTE ISOLANTES DE AEROGÉIS DE CELULOSE
CNPq/PIBIC Afonso Henrique C. Soares, Vitória B Zampieri, Lídia K. Lazzari e Camila Baldasso Introdução Os valores de massa específica e porosidade foram próximos aos encontrados por Lazzari et al.3 de 0,016 g.cm-3 e 97%, Zanini et al.4 de 0,024 g.cm-3 e 97% e Jin et al.5 de 0,02 g.cm-3 e 96,8%. A morfologia avaliada através da micrografia apresentada na Figura 2, mostra que os aerogéis possuem estrutura altamente porosa, cerca de 96% do seu volume é composto de ar. Essa estrutura está diretamente relacionada ao tamanho e distribuição dos cristais de gelo formados durante o congelamento da suspensão de celulose. No ensaio condutividade térmica realizado para a lã de rocha, encontrou-se o fluxo de calor trocado no sistema, 36,29 W.m-2. Com isso, foi realizado o ensaio para o aerogel de celulose, duas amostras foram utilizadas para maior credibilidade dos resultados. Na Tabela 1 são apresentados os dados utilizados para o cálculo da condutividade térmica. Aerogéis de celulose são caracterizados como materiais de baixa densidade, elevada área superfícial interna e alta porosidade¹. Essas características conferem ao aerogel baixa condutividade térmica tornando propício para a utilização como isolante térmico. Além disso, a utilização da celulose para a produção de aerogéis é interessante, já que a mesma é abundante no meio ambiente tornando-se uma fonte econômica e renovável2. Objetivo O objetivo do trabalho é produzir aerogéis de celulose e determinar suas características térmicas visando seu uso como isolante térmico. Metodologia Os aerogéis foram produzidos a partir de uma suspensão de 3,0% (m/m) de fibra curta branqueada da espécie Eucalyptus sp. em água destilada, obtida por fibrilação mecânica em um micronizador Masuko Sangyo - modelo MKCA6-2J por 5 horas. A suspensão foi acondicionada em moldes quadrados com 10 cm de lado e congelados em um ultrafreezer a -80ºC durante 72 horas. Em seguida, as amostras foram liofilizadas em liofilizador Lio Top – modelo L101 durante 121 horas para a sublimação do gelo. Os aerogéis foram produzidos em duplicata para uma maior compreensão dos resultados. Os aerogéis foram caracterizados quanto a massa específica, porosidade e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo. O ensaio de condutividade térmica foi realizado conforme esquematizado na figura 1. Nele, há um resistor, na placa superior, que fornece calor ao sistema. Em cada placa há um transdutor de calor, dessa forma é possível medir a diferença de temperatura (ΔT) em cada prato. Entre os pratos, posiciona-se a amostra. Para evitar a perda de calor para o meio externo, uma manta foi posicionada sobre o equipamento. Tabela 1 – Condutividade térmica do aerogel de celulose. Amostra Espessura (m) ΔT (°C) q (W/m²) k (W/m°C) Aerogel 1 0,017 -24,00 36,29 0,025 Aerogel 2 0,019 -25,38 0,027 Média aerogel 0,018±0,001 24,69±0,69 0,026±0,001 Analisando os dados da tabela 2, a condutividade térmica mensurada para o aerogel de celulose foi de 0,026 W.m-1.ºC-1. O valor encontrado demonstrou que o aerogel possui bom desempenho como isolante térmico, apresentando um coeficiente de condutividade térmica (k) muito semelhante a isolantes comercialmente utilizados, como o poliestireno expandido (0,035 W.m-1.ºC-1)6 ou o poliuretano (0,025-0,035 W.m-1.ºC-1)6. Conclusões Neste trabalho foi produzido um aerogel de celulose, com o intuito de avaliar a condutividade térmica deste material. A demanda por materiais alternativos e mais sustentáveis implica no desenvolvimento de técnicas de produção de materiais inovadoras, sem, no entanto, afetar a qualidade do produto. Neste contexto, o aerogel de celulose parece muito promissor. Além de ser feito do polímero natural mais abundante do planeta Terra e ser totalmente renovável, sua performance no isolamento térmico é muito semelhante a de outros polímeros disponíveis no mercado. Figura 1 – Esquema do ensaio de condutividade. Resultados e Discussão O aerogel de celulose produzido é apresentado na Figura 2. A massa específica do aerogel foi de 0,02 g.cm-3 e a porosidade de 96% Referências bibliográficas [1] DU, A.; ZHOU, B.; ZHANG, Z.; SHEN, J.  Materials, v. 6, n. 3, p , 2013. [2] KORHONEN, J. T.; KETTUNEN, M.; RAS, R. H. A.; IKKALA, O. Applied Materials & Interfaces, n. 3, p , 2011. [3] LAZZARI, L. K.; ZAMPIERI, V. B.; ZANINI, M.; ZATTERA, A. J.; BALDASSO, C. Cellulose, v. 24 , p , 2017. [4] ZANINI, M; LAVORATTI, A.; LAZZARI, L. K.; GALIOTTO, D.; PAGNOCELLI, M.; BALDASSO, C.; ZATTERA, A. J. Cellulose, v. 24, p , 2016. [5] JIN, C.; HAN, S.; LI, J.; SUN, Q. Carbohydrate Polymers, n. 123, p , 2015. [6] PROTOLAB. Disponível em: Acesso em: 05, agosto 2017. Agradecimentos Figura 2 – Aerogel de celulose: (A) vista superior, (B) vista lateral e (C) micrografia do aerogel.