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Publicação
Ionic Liquid Crystals as Versatile Functional Materials
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 14.77 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Ionic liquid crystals (ILCs) have emerged as a promising approach to develop versatile soft
materials, exhibiting liquid crystalline behaviour. As they combine characteristics of both liquid
crystals and ionic liquids, it is possible to tune their physicochemical and self-assembly prop-
erties by the wise pairing of cation and anion, allowing the design of new functional and re-
sponsive materials. It is known that the rigidity of the cation linked to the flexibility of the alkyl
moiety are main requirements for the formation of ionic liquid crystals. In this thesis, a new
series of ILCs based on pyridinium and picolinium cations was synthesised through sustainable
methods and further characterised by thermal (TGA and DSC), microscopic (POM) and spec-
troscopic (NMR, ATR-FTIR, XRD and DRS) techniques. Moreover, the influence of the methyl
group position (
ortho-,
meta- and
para-) and the alkyl chain length (C6, C12 and C16) on their
mesomorphism and conductive behaviour is provided, revealing smectic phases for all mate-
rials with the exception of C6-substituted ionic liquid. Furthermore, it is presented multiple ways
of exploring the selected organic salts:
i) fundamental studies regarding modifications at mo-
lecular level;
ii) lyotropic aqueous mesophases and shear-induced foams;
iii) enhancement of
the performance by incorporating in porous silica matrices;
iv) stimuli-responsive formulations
using ionic liquid crystals as additives for fuel dyes.
These synthesised organic salts acted as model compounds to evaluate the correlation
between chemical structure, phase transitions and conductivity behaviour, guiding also the
future design of sustainable electronic and smart materials.
Cristais líquidos iónicos (ILCs) surgiram como uma abordagem promissora para desenvolver materiais versáteis condensados, exibindo comportamento de líquido cristalino. Uma vez que eles combinam as características de cristais líquidos e líquidos iónicos, é possível ajustar as suas propriedades físico-químicas e de automontagem através do emparelhamento adequado do catião e anião, permitindo assim o design de novos materiais funcionais e responsivos. De acordo com a literatura, a rigidez do catião em conjugação com a flexibilidade do grupo al- quílico são os principais requisitos para a formação de cristais líquidos iónicos. Nesta tese, uma nova série de ILCs baseados em catiões do tipo piridínio e picolínio foi sintetizada através de métodos sustentáveis e posteriormente caracterizada por técnicas térmicas (TGA e DSC), mi- croscópicas (POM) e espetroscópicas (NMR, ATR-FTIR, XRD e DRS). Além disso, foi estudada a influência da posição do grupo metilo ( orto-, meta- e para-) e do comprimento da cadeia alquílica (C6, C12 e C16) no seu mesomorfismo e perfil de condutividade, revelando fases esmé- ticas em todos os materiais, excetuando o líquido iónico com cadeia C6. São também apresen- tadas várias formas de explorar os sais orgânicos selecionados: i) estudos fundamentais sobre modificações a nível molecular; ii) mesofases liotrópicas aquosas e as suas espumas induzidas por cisalhamento; iii) melhoramento do desempenho através da sua incorporação em matrizes porosas de sílica; iv) formulações responsivas a estímulos usando cristais líquidos iónicos como aditivos para corantes de combustível. Estes sais orgânicos sintetizados atuaram como compostos-modelo para avaliar a corre- lação entre a estrutura química, transições de fase e perfil de condutividade, orientando tam- bém o desenho futuro de materiais eletrónicos e inteligentes sustentáveis.
Cristais líquidos iónicos (ILCs) surgiram como uma abordagem promissora para desenvolver materiais versáteis condensados, exibindo comportamento de líquido cristalino. Uma vez que eles combinam as características de cristais líquidos e líquidos iónicos, é possível ajustar as suas propriedades físico-químicas e de automontagem através do emparelhamento adequado do catião e anião, permitindo assim o design de novos materiais funcionais e responsivos. De acordo com a literatura, a rigidez do catião em conjugação com a flexibilidade do grupo al- quílico são os principais requisitos para a formação de cristais líquidos iónicos. Nesta tese, uma nova série de ILCs baseados em catiões do tipo piridínio e picolínio foi sintetizada através de métodos sustentáveis e posteriormente caracterizada por técnicas térmicas (TGA e DSC), mi- croscópicas (POM) e espetroscópicas (NMR, ATR-FTIR, XRD e DRS). Além disso, foi estudada a influência da posição do grupo metilo ( orto-, meta- e para-) e do comprimento da cadeia alquílica (C6, C12 e C16) no seu mesomorfismo e perfil de condutividade, revelando fases esmé- ticas em todos os materiais, excetuando o líquido iónico com cadeia C6. São também apresen- tadas várias formas de explorar os sais orgânicos selecionados: i) estudos fundamentais sobre modificações a nível molecular; ii) mesofases liotrópicas aquosas e as suas espumas induzidas por cisalhamento; iii) melhoramento do desempenho através da sua incorporação em matrizes porosas de sílica; iv) formulações responsivas a estímulos usando cristais líquidos iónicos como aditivos para corantes de combustível. Estes sais orgânicos sintetizados atuaram como compostos-modelo para avaliar a corre- lação entre a estrutura química, transições de fase e perfil de condutividade, orientando tam- bém o desenho futuro de materiais eletrónicos e inteligentes sustentáveis.
Descrição
Palavras-chave
ionic liquid crystals thermotropic and lyotropic phases confinement functional materials smart formulations