Publicação
Silver nanowires network for paper-based heaters
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Nanotecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Resende, João | |
| dc.contributor.advisor | Pimentel, Ana | |
| dc.contributor.author | Neves, Andreia Filipa Guerreiro | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-07T11:09:05Z | |
| dc.date.available | 2022-12-31T01:31:53Z | |
| dc.date.issued | 2022-01-31 | |
| dc.description.abstract | Nos dias de hoje existe a necessidade de utilizar materiais sustentáveis bem como o desenvolvimento de eletrónica transparente para uma gama abrangente de aplicações, nomeadamente dispositivos optoelectrónicos como elementos de aquecimento resistivo, células solares, ecrãs, etc. Nesta dissertação o foco foi criar um elemento de aquecimento resistivo recorrendo ao uso de nanofios de prata (AgNWs) e fibras de celulose de modo a ser aplicada uma tensão elétrica e assim obter uma resposta térmica, através do efeito de Joule. Os nanofios de prata foram escolhidos devido a requerem pouca quantidade de material e possuírem boas propriedade óticas e elétricas, bem como serem compatíveis com um substrato flexível. Para a construção do aquecedor foi usado um compósito feito de celulose microfibrilada e dois tipos de solução de AgNWs: um tipo produzido por CEA-LETI de Grenoble e outro foi produzido no CENIMAT/i3N. Este último foi sintetizado através do método polyol solvo termal, assistido por radiação de micro-ondas. Na primeira parte desta tese, os resultados elétricos e óticos teóricos foram previstos através de simulações em Python baseadas num código previamente desenvolvido. Este código permite variar os parâmetros intrínsecos dos nanofios e, deste modo, prever o seu comportamento elétrico e ótico, bem como comparar resultados. A segunda parte consistiu na síntese de AgNWs bem como na produção de um nanocompósito com a solução de AgNWs misturados com celulose microfibrilada, variando a densidade das redes de nanofios. Por último, foram determinadas as propriedades óticas, elétricas e térmicas usando equipamento qualificado do CENIMAT/i3N. Em termos de resultados, o melhor aquecedor obtido tem uma densidade mássica superficial de 350 mg/m2, com uma resistência de duas pontas de 46 Ω e um máximo de temperatura de 138 ºC para uma tensão de 9 V. Devido à densidade de AgNWs necessária para existir percolação na rede, a transmitância na zona visível da membrana ficou comprometida a 55 %. No geral, os objetivos foram cumpridos com a construção de um protótipo de um aquecedor, assim como a confirmação que as curvas experimentais de resistência apresentam a mesma tendência que os gráficos das simulações em Python previamente realizadas. Assim, este pequeno protótipo terá uma grande aplicabilidade futura nas áreas da eletrónica e biologia para cultura celular e dispositivos termocrómicos. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Nowadays, the necessity to use sustainable materials as well as the increase of transparent electronic development for a huge range of applications, namely optoelectronics devices as heaters, solar cells, displays etc. In this dissertation, the focus was to create a heater using silver nanowires (AgNWs) and cellulose fibers, to apply an electrical voltage and to obtain a thermal response, through Joule heating. The AgNWs were chosen due to require the use of small quantities of silver to provide good electrical and optical properties, as well as to be compatible with a flexible substrate. For the construction of the heater, it was used a substrate made of microfibrillated cellulose and two types of AgNWs solution: one type was produced in CEA-LETI from Grenoble, and another was produced in CENIMAT/i3N. These later were synthesized by a polyol process assisted by microwave radiation. In the first part of this thesis, the theoretical results were predicted through simulations in Python based on a code already developed. This code allows to change the intrinsic parameters of the nanowires and in this way predicting their electrical and optical behaviors, as well as the comparison of results. The second part consisted in the synthesis of the AgNWs as well as the production of the nanocomposite with the AgNWs solution mixed with cellulose microfibrillated, while varying the density of the metallic nanowire networks. Lastly, the optical, electrical, and thermal properties were studied using the CENIMAT/i3N qualified equipment. In terms of results, the best heater obtained has an areal mass density (amd) of 350 mg/m2, with a 2-probe resistance of 46 Ω and a maximum of temperature of 138 ºC for a voltage of 9 V. Due to the density of AgNWs that was necessary for having percolation in the network, the transparency in the visible range was compromised to 55 %. Overall, the goals are achieved with a construction of a heater protype as well as the confirmation that the experimental resistance results have the same tendency of previous Python predictions. Thus, this small prototype will have great future applicability in the area of electronics and biology for cell culture and thermochromic devices. | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/134022 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Areal mass density | pt_PT |
| dc.subject | Python simulations | pt_PT |
| dc.subject | silver nanowires | pt_PT |
| dc.subject | cellulose microfibrillated | pt_PT |
| dc.subject | membranes | pt_PT |
| dc.subject | nanocomposite | pt_PT |
| dc.title | Silver nanowires network for paper-based heaters | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado integrado em Engenharia de Micro e Nano Tecnologias | pt_PT |
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