Obtenção e caracterização de microtubos e nanopartículas de carbono da biofibra proteica de penas de frango/

Resumo: O trabalho proposto tem como objetivo principal, buscar um melhor ciclo de carbonização e escolher a melhor forma de utilizar as penas de frango, biofibra de queratina, como precursor de materiais carbonosos. As penas das aves possuem aproximadamente 90% de queratina, importantes para divers...

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Detalhes bibliográficos
Principais autores:	Belarmino, Débora Damasceno., Ladchumananandasivam, Rasiah., Souza, Luiz Guilherme Meira de., Belarmino, Loilde Damasceno, Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Formato:	Tese
Publicado em:
Assuntos:	Fibras naturais - Tese. Biofibra - Queratina - Pena de frango - Materiais carbonosos - Biofibra properties of chicken feather keratin. Getting carbonaceous materials.
Endereço do item:	https://app.bczm.ufrn.br/home/#/item/208870
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description	Resumo: O trabalho proposto tem como objetivo principal, buscar um melhor ciclo de carbonização e escolher a melhor forma de utilizar as penas de frango, biofibra de queratina, como precursor de materiais carbonosos. As penas das aves possuem aproximadamente 90% de queratina, importantes para diversas aplicações, entre elas, como reforço em materiais compósitos e a obtenção de material carbonoso, desejavelmente os grafitosos e seus variantes (nanolâminas de grafenos e os nanotubos de carbono). Esse estudo também trata como um dos focos, a confirmação das alterações nas características das penas de frango, na forma in natura (Fibra de queratina, inteiras - KF e as suas barbas - KFB) e após modificações (tratadas com Hidróxido de sódio - KFNaOH, semicarbonizadas - SCFC e SCFD e carbonizadas por pirólise - CF e CFB), pelas técnicas de TGA/DTG, MEV, EDS, FTIR, DRX, Picnometria e percentual da recuperação da umidade. A partir das análises das cinco primeiras amostras, a KF e KFB foram pirolisadas a 220°C (24h) e a 450°C (lh), originando a CF e CFB, e em seguida foram comparadas quanto às alterações ocorridas após carbonizações. A CF preservou a estrutura do seu precursor, KF, com a presença de microporos e microtubos abertos. Isto reflete sua baixa densidade - 0,2 g/cm - e melhor estabilidade térmica, visualizada pelos resultados de TGA/DTG, em comparação com todas as outras amostras. A CF e CFB apesentaram estruturas fechadas (microtubos fechados e sobrepostos), melhor visualizadas pela CFB (o que reflete menor percentual da recuperação da umidade - 0,7% - e possivelmente maior resistência mecânica). A CFB também apresentou estruturas em forma de lâminas, preservação de alguns ganchos do seu precursor, KFB, e melhor teor de grafitização (indicação de formação de grafites) em relação a CF. As estruturas químicas das amostras possuem grupos de amidas e enxofre em suas composições, porém, principalmente na CF e CFB, a quantidade de enxofre foi bastante reduzida. Todas as amostras apresentaram estruturas semicristalinas e a CFB apresentou nanopartículas de menor dimensão, em torno de 25,01 nm, entre as suas micropartículas. Concluiu-se, com base nesse estudo, que micro e nanopartículas; porosas ou não. em formas de lâminas e tubos; podem ser eficientemente obtidas das penas de frango e possivelmente oferecerão melhor isolamento térmico (CF) ou resistência mecânica (CFB), se utilizadas para esses fins, podendo levar melhorias, aos materiais que necessitam dessas propriedades.#$&Abstract: The main objective of this proposed work is to find a better carbonization cycle and choose a suitable form to use the chicken feathers, biofibre of keratin, as a precursor for carbonaceous materials. Bird's feathers have approximately 90% of keratin and have diversified applications, including reinforcement for composite materials and for the manufacture of carbonaceous material, mainly the graphitic slates and its variants (nanolâmina of grafenos and the carbon nanotubes). The present study also focuses, the confirmation of the changes to the characteristics of the chicken feathers, in their natural form (the whole fibre of keratin -KF and their barbs - KFB) and after modifications (treated with sodium hydroxide -KFNaOH, semi-carbonized - SCFC and SCFD and carbonized by pyrolysis - CF and CFB), using the techniques such as TGA/DTG, SEM, EDS, FTIR, XRD, Pycnometry and Moisture Regain % (percentage of moisture recovery). From the analysis of the first five samples, the KF and KFB subjected to the process of pyrolysis at 220°C (24h) and at 450°C (lh). originating the CF e CFB. These samples were then compared regarding to the changes that occurred after carbonization. The CF preserved the structure of its precursor, KF, with the presence of micro-pores and open micro-tubes. Which shows lower density - 0.2 g/cm3 - and better thermal stability, from the results of TGA/DTG, in comparison to all the other samples. A CF e CFB presented closed structures (closed micro-tubes and overlapping) best visualized in CFB; which reflects lesser Moisture Regain % - 0.7 % - and possibly higher mechanical resistance. The samples of CFB also presented structures in the form of slates, preservation of some of the hooks of the KFB and showed a better degree of graphite formation, compared to CF. Chemical structures of the samples contain groups of amides and sulphur in their composition were also noted. Although, mainly in CF and CFB where the quantity of sulphur was greatly reduced. All samples presented semi-crystalline structures, and the CFB presented smaller size nanoparticles of 25.01 nm between the microparticles. Based on this study, it was concluded that micro and nanoparticles, porous or not, in the form of slates and tubes can be efficiently obtained from chicken feathers and possibly offer better thermal insulation (CF) and mechanical resistance (CFB), when these characteristics are needed and this can lead to improvements in the materials.
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As penas das aves possuem aproximadamente 90% de queratina, importantes para diversas aplicações, entre elas, como reforço em materiais compósitos e a obtenção de material carbonoso, desejavelmente os grafitosos e seus variantes (nanolâminas de grafenos e os nanotubos de carbono). Esse estudo também trata como um dos focos, a confirmação das alterações nas características das penas de frango, na forma in natura (Fibra de queratina, inteiras - KF e as suas barbas - KFB) e após modificações (tratadas com Hidróxido de sódio - KFNaOH, semicarbonizadas - SCFC e SCFD e carbonizadas por pirólise - CF e CFB), pelas técnicas de TGA/DTG, MEV, EDS, FTIR, DRX, Picnometria e percentual da recuperação da umidade. A partir das análises das cinco primeiras amostras, a KF e KFB foram pirolisadas a 220°C (24h) e a 450°C (lh), originando a CF e CFB, e em seguida foram comparadas quanto às alterações ocorridas após carbonizações. A CF preservou a estrutura do seu precursor, KF, com a presença de microporos e microtubos abertos. Isto reflete sua baixa densidade - 0,2 g/cm - e melhor estabilidade térmica, visualizada pelos resultados de TGA/DTG, em comparação com todas as outras amostras. A CF e CFB apesentaram estruturas fechadas (microtubos fechados e sobrepostos), melhor visualizadas pela CFB (o que reflete menor percentual da recuperação da umidade - 0,7% - e possivelmente maior resistência mecânica). A CFB também apresentou estruturas em forma de lâminas, preservação de alguns ganchos do seu precursor, KFB, e melhor teor de grafitização (indicação de formação de grafites) em relação a CF. As estruturas químicas das amostras possuem grupos de amidas e enxofre em suas composições, porém, principalmente na CF e CFB, a quantidade de enxofre foi bastante reduzida. Todas as amostras apresentaram estruturas semicristalinas e a CFB apresentou nanopartículas de menor dimensão, em torno de 25,01 nm, entre as suas micropartículas. Concluiu-se, com base nesse estudo, que micro e nanopartículas; porosas ou não. em formas de lâminas e tubos; podem ser eficientemente obtidas das penas de frango e possivelmente oferecerão melhor isolamento térmico (CF) ou resistência mecânica (CFB), se utilizadas para esses fins, podendo levar melhorias, aos materiais que necessitam dessas propriedades.#$&Abstract: The main objective of this proposed work is to find a better carbonization cycle and choose a suitable form to use the chicken feathers, biofibre of keratin, as a precursor for carbonaceous materials. Bird's feathers have approximately 90% of keratin and have diversified applications, including reinforcement for composite materials and for the manufacture of carbonaceous material, mainly the graphitic slates and its variants (nanolâmina of grafenos and the carbon nanotubes). The present study also focuses, the confirmation of the changes to the characteristics of the chicken feathers, in their natural form (the whole fibre of keratin -KF and their barbs - KFB) and after modifications (treated with sodium hydroxide -KFNaOH, semi-carbonized - SCFC and SCFD and carbonized by pyrolysis - CF and CFB), using the techniques such as TGA/DTG, SEM, EDS, FTIR, XRD, Pycnometry and Moisture Regain % (percentage of moisture recovery). From the analysis of the first five samples, the KF and KFB subjected to the process of pyrolysis at 220°C (24h) and at 450°C (lh). originating the CF e CFB. These samples were then compared regarding to the changes that occurred after carbonization. The CF preserved the structure of its precursor, KF, with the presence of micro-pores and open micro-tubes. Which shows lower density - 0.2 g/cm3 - and better thermal stability, from the results of TGA/DTG, in comparison to all the other samples. A CF e CFB presented closed structures (closed micro-tubes and overlapping) best visualized in CFB; which reflects lesser Moisture Regain % - 0.7 % - and possibly higher mechanical resistance. The samples of CFB also presented structures in the form of slates, preservation of some of the hooks of the KFB and showed a better degree of graphite formation, compared to CF. Chemical structures of the samples contain groups of amides and sulphur in their composition were also noted. Although, mainly in CF and CFB where the quantity of sulphur was greatly reduced. All samples presented semi-crystalline structures, and the CFB presented smaller size nanoparticles of 25.01 nm between the microparticles. Based on this study, it was concluded that micro and nanoparticles, porous or not, in the form of slates and tubes can be efficiently obtained from chicken feathers and possibly offer better thermal insulation (CF) and mechanical resistance (CFB), when these characteristics are needed and this can lead to improvements in the materials. 1 2022-10-06T10:12:34Z 2022-10-06T10:12:34Z 2013. Tese 677.1/.3 B426o TESE 208870 https://app.bczm.ufrn.br/home/#/item/208870 https://app.bczm.ufrn.br/home/#/item/208870

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