Title

Incorporação de nanopartículas de trióxido de bismuto nas propriedades ópticas e termomecânicas da resina epóxi

Incorporation of bismuth trioxide nanoparticles into the optical and thermomechanical properties of epoxy resin

Authorship

PINHEIRO, RITA DE CÁSSIA DOS ANJOS; TEIXEIRA, PEDRO HENRIQUE BIANCO; PEREIRA, STÉFANI DURÃO; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA; LOPES, THOMAZ JACINTHO; MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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TEIXEIRA, PEDRO HENRIQUE BIANCO

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PEREIRA, STÉFANI DURÃO

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SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA

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LOPES, THOMAZ JACINTHO

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MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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DOI

10.5151/2594-4711-43254

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Abstract

Este trabalho apresenta a síntese e a caracterização de um nanocompósito polimérico à base de resina epóxi com nanopartículas de óxido de bismuto Bi2O3. O objetivo consistiu em avaliar o impacto da carga mineral nas propriedades morfológicas, ópticas e viscoelásticas do sistema. A morfologia do material, analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), revelou uma estrutura heterogênea com presença de aglomerados e partículas de contornos irregulares, enquanto a espectroscopia de energia dispersiva (EDS) confirmou a presença e distribuição dos elementos precursores. As análises de espectroscopia UV-Vis indicaram que a adição de Bi2O3 promoveu um aumento na refletividade do material sem alterar significativamente o band gap óptico, mantendo a transparência da matriz na região do visível. Por meio da análise mecânico-dinâmica (DMA), observou-se que a incorporação do óxido, embora tenha reduzido ligeiramente o módulo de armazenamento (E') em baixas temperaturas, elevou a temperatura de transição vítrea para aproximadamente 70 °C, indicando uma restrição na mobilidade das cadeias poliméricas. Os diagramas de Cole-Cole sugerem uma dinâmica de relaxação estável, demonstrando que o compósito desenvolvido possui potencial para aplicações em revestimentos ópticos e componentes que exijam estabilidade térmica e capacidade de amortecimento.

This work presents the synthesis and characterization of a polymeric nanocomposite based on epoxy resin reinforced with bismuth oxide (Bi₂O₃) nanoparticles. The objective was to evaluate the impact of the mineral filler on the morphological, optical, and viscoelastic properties of the system. The material morphology, analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM), revealed a heterogeneous structure with the presence of agglomerates and particles with irregular contours, while Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) confirmed the presence and distribution of the constituent elements. UV-Vis spectroscopy analyses indicated that the addition of Bi₂O₃ increased the material reflectivity without significantly altering the optical band gap, maintaining the transparency of the matrix in the visible region. Dynamic Mechanical Analysis (DMA) showed that the incorporation of the oxide, although slightly reducing the storage modulus (E′) at low temperatures, increased the glass transition temperature to approximately 70 °C, indicating restricted mobility of the polymer chains. Cole-Cole diagrams suggested a stable relaxation dynamics, demonstrating that the developed composite has potential for applications in optical coatings and components requiring thermal stability and damping capacity.

Keywords

Resina Epóxi, Óxido de Bismuto, Nanocompósitos, Funcionalização

Epoxy resin, Bismuth oxide, Nanocomposites, Functionalization