Publicação
Cor estrutural: coloração ecológica de substrato têxtil através da aplicação de cristais fotónicos à base de sílica
| Resumo: | A indústria têxtil, reconhecida pela sua significativa pegada ambiental, enfrenta desafios contínuos na procura de métodos de processamento mais sustentáveis. Em resposta a essas questões, a coloração por cor estrutural surge como uma alternativa ecológica promissora ao tingimento convencional, baseada na interação física da luz com nanoestruturas de índice de refração variável. Além de proporcionar uma solução mais sustentável, reduzindo o consumo de água, a coloração por cor estrutural oferece uma ampla gama de cores com um brilho distintivo. A iridescência, característica inerente dos cristais fotónicos (CF), possibilita a obtenção de substratos têxteis que mudam de cor conforme o ângulo de observação e a incidência da luz. Os CF de polímeros sintéticos como o poliestireno (PS), o polimetilmetacrilato (PMMA) e o poli (estireno-metilmetacrilato-ácido acrílico) (P(St-MMA-AA)) são pouco sustentáveis e ambientalmente prejudiciais (microplásticos). Neste sentido o projeto estudou CF mais sustentáveis de dióxido de silício (SiO2) sintetizados pelo método de Stöber e caracterizados com análises de DLS e SEM. Foram testados diferentes métodos de deposição, como sedimentação vertical e gravitacional, spray e dip-drawing. A coloração obtida foi caracterizada por espetroscopia e análise CIELAB, com foco na luminosidade, saturação e diferenças cromáticas. Os resultados indicaram que a coloração azul foi a mais frequentemente alcançada. A cor verde foi obtida apenas em condições específicas, quando a quantidade de Teos era menor, entre 1 e 3 mL. As cores vermelhas foram obtidas em condições específicas, mas os parâmetros de reação mostraram sensibilidade significativa á temperatura e ao tempo de reação, mas mesmo assim umas das sínteses que obteve esta coloração na análise de DLS obteve um DPI superior a 0,1 ficando assim excluída para a análise de SEM. As sínteses de coloração verde, foram a que apresentaram uma distribuição de esferas mais uniformes. O método com melhores resultados foi o da deposição gravitacional na concentração de 5% (m/v) de CF dissolvidos em etanol e secos a 40°C na estufa. A solidez à lavagem foi avaliada, com melhorias observadas na adesão dos cristais aos substratos após funcionalizações específicas. Concluiu-se que, embora promissor, o método necessita de maior refinamento, particularmente no controlo de variáveis e na funcionalização dos cristais, para alcançar estabilidade e uniformidade adequadas. Futuros estudos deverão explorar novas combinações de reagentes e técnicas de deposição, com o objetivo de ampliar o espectro de cores e melhorar a viabilidade do método para aplicações industriais. |
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| Autores principais: | Loureiro, Rita Emanuela Cardoso |
| Assunto: | Cor estrutural Cristais fotónicos Iridescência Micropartículas Structural color Photonic crystals Iridescence Nanoparticles Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A indústria têxtil, reconhecida pela sua significativa pegada ambiental, enfrenta desafios contínuos na procura de métodos de processamento mais sustentáveis. Em resposta a essas questões, a coloração por cor estrutural surge como uma alternativa ecológica promissora ao tingimento convencional, baseada na interação física da luz com nanoestruturas de índice de refração variável. Além de proporcionar uma solução mais sustentável, reduzindo o consumo de água, a coloração por cor estrutural oferece uma ampla gama de cores com um brilho distintivo. A iridescência, característica inerente dos cristais fotónicos (CF), possibilita a obtenção de substratos têxteis que mudam de cor conforme o ângulo de observação e a incidência da luz. Os CF de polímeros sintéticos como o poliestireno (PS), o polimetilmetacrilato (PMMA) e o poli (estireno-metilmetacrilato-ácido acrílico) (P(St-MMA-AA)) são pouco sustentáveis e ambientalmente prejudiciais (microplásticos). Neste sentido o projeto estudou CF mais sustentáveis de dióxido de silício (SiO2) sintetizados pelo método de Stöber e caracterizados com análises de DLS e SEM. Foram testados diferentes métodos de deposição, como sedimentação vertical e gravitacional, spray e dip-drawing. A coloração obtida foi caracterizada por espetroscopia e análise CIELAB, com foco na luminosidade, saturação e diferenças cromáticas. Os resultados indicaram que a coloração azul foi a mais frequentemente alcançada. A cor verde foi obtida apenas em condições específicas, quando a quantidade de Teos era menor, entre 1 e 3 mL. As cores vermelhas foram obtidas em condições específicas, mas os parâmetros de reação mostraram sensibilidade significativa á temperatura e ao tempo de reação, mas mesmo assim umas das sínteses que obteve esta coloração na análise de DLS obteve um DPI superior a 0,1 ficando assim excluída para a análise de SEM. As sínteses de coloração verde, foram a que apresentaram uma distribuição de esferas mais uniformes. O método com melhores resultados foi o da deposição gravitacional na concentração de 5% (m/v) de CF dissolvidos em etanol e secos a 40°C na estufa. A solidez à lavagem foi avaliada, com melhorias observadas na adesão dos cristais aos substratos após funcionalizações específicas. Concluiu-se que, embora promissor, o método necessita de maior refinamento, particularmente no controlo de variáveis e na funcionalização dos cristais, para alcançar estabilidade e uniformidade adequadas. Futuros estudos deverão explorar novas combinações de reagentes e técnicas de deposição, com o objetivo de ampliar o espectro de cores e melhorar a viabilidade do método para aplicações industriais. |
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Atividades financiadas
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