Tese de Doutorado #103: Alvaro Teixeira

Espalhamento por dispersões diluídas de ferrofluidos em géis poliméricos

Autor: Alvaro Vianna Novaes de Carvalho Teixeira

Banca Avaliadora

Pedro Licínio de Miranda Barbosa (orientador), Física

UFMG

Erick Geissler (coorientador), Université Joseph Fourier, Grenoble, França

Oscar Nassif de Mesquita, Física

UFMG

Adelina Pinheiro Santos, CNEN/CDTN

Antônio Martins Figueiredo Neto, Instituto de Física

USP

Iris Torriani, LNLS

UNICAMP

Orientadores

Pedro Licinio de Miranda Barbosa (orientador)

Departamento de Física - UFMG

Erick Geissler (coorientador)

Université Joseph Fourier, Grenoble, França

Resumo do Trabalho

Ferrofluidos são soluções coloidais de partículas nanométricas associadas a um dipolo magnético permanente, resultando em um líquido que responde a estímulos magnéticos. A dispersão de ferrofluidos em géis poliméricos leva a outro tipo de material conhecido como gel magnético ou ferrogel. Apresentamos nesse estudo medidas de espalhamento de soluções diluídas de ferrofluidos de magnetita em géis de poli(acrilamida)/metileno-bisacrilamida usando espalhamento de luz, espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e espalhamento de nêutrons a baixos ângulos (SANS). Os resultados da intensidade espalhada em função do vetor de espalhamento I(q) mostraram que as partículas magnéticas aglomeram-se como pequenos agregados fractais compactos, com cerca de 200 a 300 partículas e dimensão fractal D ~ 2,9. Interpretamos os resultados como uma consequência da remoção do surfatante da superfície das partículas pelo gel, levando à uma agregação irreversível das partículas. Estudamos também o efeito na intensidade espalhada aplicando-se um campo magnético perpendicular ao feixe incidente. Os dados experimentais de SAXS concordam com o modelo de agregados elipsoidais se orientando com o campo e com o momento magnético efetivo dependendo da concentração do gel. Usando espalhamento de luz os efeitos de interação entre as partículas são predominantes de modo que a anisotropia da intensidade espalhada é contrária da observada com SAXS. Num segundo momento investigamos a dinâmica dos ferrogéis pela técnica de correlação de fótons, onde as partículas magnéticas atuam como traçadores. Os resultados concordam com o modelo de difusão de redes de Rouse com uma difusividade inicialmente constante passando a um regime anômalo. Observamos que o tempo característico da passagem dos regimes depende do vetor de espalhamento com t~q-2.