Manifestação fotocrômica através da geração de centros de cor em fibras de diferentes óxidos

Abstract

Propriedades ópticas compreendem a resposta de um material quando submetido à radiação eletromagnética e, em particular a luz visível. Luz, calor (ou energia radiante), radar, ondas de rádio e raios-X são todas formas de radiação eletromagnética, identificadas por uma faixa específica de comprimentos de onda. A luz visível fica dentro de uma região estreita no espectro, com comprimentos de onda variando entre cerca de 0,4 μm (4 x 10-7 m) e 0,7 μm. O fotocromismo é um dos tipos de cromogenismo mais conhecidos, pois esse efeito é capaz de modificar, de maneira reversível, as propriedades ópticas de um material quando exposto a radiação eletromagnética, ou seja, UV visível ou infravermelho. Em alguns óxidos esse fenômeno pode ser percebido quando estes são expostos a luz visível. Um material é denominado cromógeno quando modifica as suas propriedades ópticas ao receber um estímulo. O campo elétrico, a radiação eletromagnética, a diferença de potencial, a temperatura, a alteração de pH e a pressão mecânica são algumas maneiras de ativar-se opticamente esses materiais. No caso de um material fotocrômico, ocorre uma alteração da cor percebida, quando este recebe algum estímulo, do tipo radiação eletromagnética. Vários materiais têm sido empregados no estudo do fotocromismo, principalmente os óxidos de metais de transição, como: o MoO3, o WO3, o TiO2, o V2O5, e o Nb2O5, entre outros. Neste trabalho, examinamos a percepção visual das diferentes cores, quando da mistura de percursores de tungstênio com o TiO2. Pois, o WO3 apresenta em todos os efeitos cromógenos as maiores variações na absorbância óptica, o que faz com que este óxido seja o mais utilizado em pesquisas quando deseja-se estudar o efeito fotocrômico. Inicialmente sintetizamos fibras de TiO2, TiO2/WO3 e de TiO2/Na2WO4.2H2O por electrospinning e, tratamos termicamente entre 650 ºC e 800 ºC. Depois caracterizamos as fibras obtidas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e testes colorimétricos. Os resultados apontam que as propriedades ópticas foram influenciadas pela temperatura de tratamento térmico e intensificaram a capacidade de absorção de luz.

Optical properties comprise the response of a material when subjected to electromagnetic radiation and in particular visible light. Light, heat (or radiant energy), radar, radio waves and X-rays are all forms of electromagnetic radiation, identified by a specific wavelength range. Visible light lies within a narrow region of the spectrum, with wavelengths ranging from about 0.4 μm (4 x 10-7 m) to 0.7 μm. Photochromism is one of the best known types of chromogenism, as this effect is capable of reversibly modifying the optical properties of a material when exposed to electromagnetic radiation, i.e., visible UV or infrared. In some oxides this phenomenon can be perceived when they are exposed to visible light. A material is called a chromogen when it modifies its optical properties by receiving a stimulus. The electric field, the electromagnetic radiation, the potential difference, the temperature, the pH change and the mechanical pressure are some of the ways to optically activate these materials. In the case of a photochromic material, there is a change in the color perceived, when it receives some stimulus, such as electromagnetic radiation. Several materials have been used in the study of photochromism, mainly the oxides of transition metals, such as: MoO3, WO3, TiO2, V2O5, and Nb2O5, among others. In this work, we examined the visual perception of different colors, when mixing tungsten precursors with TiO2. WO3 presents in all chromogenic effects the greatest variations in optical absorption, which makes this oxide the most used in research when one wishes to study the photochromic effect. Initially we synthesized fibers of TiO2, TiO2/WO3 and TiO2/Na2WO4.2H2O by electrospinning and, we treated thermally between 650 ºC and 800 ºC. Then we characterized the fibers obtained by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and colorimetric tests. The results show that the optical properties were influenced by the heat treatment temperature and intensified the light absorption capacity.