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No full textDesenvolvimento de Elétrodos Metálicos e Não-Metálicos para Supercondensadores, Flexíveis e Leves
No full textO presente trabalho insere-se na área da engenharia de materiais têxteis com foco no desenvolvimento de têxteis condutores para potenciais aplicações em supercondensadores flexíveis, leves e laváveis, com especial relevância para integração em fardas militares. O objetivo principal consistiu na produção e caracterização de amostras têxteis funcionalizadas com diferentes materiais condutores, nomeadamente óxido de grafeno reduzido (rGO), PEDOT:PSS, nanotubos de carbono (CNTs) e partículas de cobre, recorrendo a métodos distintos como impregnação, estamparia e coating.
As formulações foram fundamentadas em protocolos reportados na literatura científica, sendo aplicadas a um substrato de poliéster, com e sem a incorporação de auxiliares como poliuretano, glicerol, DMSO e PEG. A caracterização das amostras consistiu na avaliação da resistividade elétrica, desempenho térmico e análise ótica (UV-Vis-NIR), antes e após diferentes ciclos de lavagem (1, 5 e 10 ciclos), de forma a analisar a durabilidade funcional dos materiais.
Os resultados demonstraram que a amostra com rGO com 24 ciclos de impregnação apresentou uma das melhores combinações entre baixa resistividade, 140,91 Ω.cm-1, elevada estabilidade térmica (ΔT = 9,80 °C) e forte absorbância ótica, cerca de 1. Após os 10 ciclos de lavagem, a amostra apresentou uma resistividade de 713,57 ± 31,99 Ω.cm-1, demonstrando um aumento, uma diminuição de 16 % na sua capacidade térmica que corresponde a um ΔT de 8,20 °C, contudo a sua absorbância manteve-se constante. Amostras com CNTs moídos, funcionalizadas pela técnica de estamparia, também revelaram excelente estabilidade elétrica, apresentando um valor de 22,00 Ω.cm-1, elevada estabilidade térmica (ΔT = 9,70 °C) e ótica, destacando-se pela elevada absorbância contínua com valores de absorbância superiores a 0,95. Após os 10 ciclos de lavagem, a resistividade elétrica da amostra aumentou para 40,00 ± 13,68 Ω.cm-1, uma diminuição de 12 % na sua capacidade térmica, que corresponde a um ΔT de 8,20 °C, contudo a sua absorbância manteve-se constante, com valores próximos de 1.
Conclui-se que os materiais condutores testados, em especial as combinações com rGO e CNTs, mostram um elevado potencial para aplicação em supercondensadores têxteis, garantindo um desempenho funcional, estabilidade após lavagens e propriedades de baixa emissividade adequadas para aplicações em camuflagem t�\xA9rmica. Este trabalho contribuiu, assim, para o avanço da integração de sistemas de armazenamento de energia em têxteis técnicos, propondo alternativas leves, flexíveis e eficientes para futuras soluções em wearables militares.This work falls within the field of textile materials engineering, focusing on the development of conductive textiles for potential applications in flexible, lightweight, and washable supercapacitors, with relevance for integration into military uniforms. The main objective was the production and characterization of textile samples functionalized with different conductive materials, namely reduced graphene oxide (rGO), PEDOT:PSS, carbon nanotubes (CNTs), and copper particles, using various methods such as impregnation, screen printing, and coating.
The formulations were based on protocols reported in scientific literature and applied to a polyester substrate, with and without the incorporation of additives such as polyurethane, glycerol, DMSO, and PEG. The characterization of the samples involved the evaluation of electrical resistivity, thermal performance, and optical behavior (UV-Vis-NIR), before and after different washing cycles (1, 5, and 10), in order to assess the functional durability of the materials.
The results showed that the rGO sample with 24 impregnation cycles presented one of the best combinations of low resistivity (140.91 Ω.cm-1), high thermal stability (ΔT = 9.80 °C), and strong optical absorbance (~1). After 10 washing cycles, the sample exhibited a resistivity of 713.57 ± 31.99 Ω.cm-1, a thermal performance decrease of 16% (ΔT = 8.20 °C), while maintaining stable absorbance. Samples with milled CNTs, functionalized via screen printing, also demonstrated excellent electrical stability (22.00 Ω.cm-1), high thermal performance (ΔT = 9.70 °C), and consistent optical properties, with absorbance values above 0.95. After 10 washing cycles, the electrical resistivity increased to 40.00 ± 13.68 Ω.cm-1, corresponding to a 12% decrease in thermal performance (ΔT = 8.20 °C), though the absorbance remained stable, with values close to 1.
It can be concluded that the conductive materials tested-especially rGO and CNT-based combinations-show great potential for application in textile supercapacitors, ensuring functional performance, post-washing stability, and low emissivity properties suitable for thermal camouflage applications. This work thus contributes to the advancement of energy storage system integration in technical textiles, proposing lightweight, flexible, and efficient alternatives for future military wearable solutions
