Dye-sensitized solar cells: a successful combination of materials

Dye-sensitized TiO2 solar cells, DSSC, are a promising alternative for the development of a new generation of photovoltaic devices. DSSC are a successful combination of materials, consisting of a transparent electrode coated with a dye-sensitized mesoporous film of nanocrystalline particles of TiO2, an electrolyte containing a suitable redox-couple and a Pt coated counter-electrode. In general, Ru bipyridyl complexes are used as the dye sensitizers. The light-to-energy conversion performance of the cell depends on the relative energy levels of the semiconductor and dye and on the kinetics of the electron-transfer processes at the sensitized semiconductor | electrolyte interface. The rate of these processes depends on the properties of its components. This contribution presents a discussion on the influence of each of the materials which constitute the DSSC of the overall process for energy conversion. An overview of the results obtained for solid-state dye-sensitized TiO2 solar cells assembled with polymer electrolytes is also presented.As células solares de TiO2/corante são uma alternativa promissora para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos fotovoltaicos. Estas células resultam de uma bem sucedida combinação de materiais: um eletrodo transparente revestido com um filme poroso de partículas nanocristalinas de TiO2 sensibilizadas com um corante, um eletrólito contendo um par redox adequado e um contra-eletrodo revestido com platina. Em geral, utilizam-se complexos bipiridínicos de Ru como corantes fotosensibilizadores. O desempenho da célula na conversão de luz em eletricidade depende dos níveis de energia do semicondutor e do corante, e da cinética dos processos de transferência de elétrons na interface semicondutor | eletrólito. Esta revisão apresenta uma discussão da influência de cada um dos materiais que constituem as células solares de TiO2/corante no processo de conversão de energia, com ênfase aos resultados obtidos para células solares de estado sólido, preparadas com um eletrólito polimérico.898901Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Polypropylene Filled with Glass Microspheres (Glass Bubbles™): Obtaining a Syntactic Foam

Syntactic foams are foams where the cells (empty spaces) are created by hollow glass or polymeric spheres with diameters in the range of 10 to 100 µm. The use of Glass BubblesTM is suitable for obtaining low-density syntactic polypropylene foam without great loss in mechanical properties. The hollow spaces in PP syntactic foams may also improve the thermal insulating properties, in addition to isotropy and better surface finishing, due to the presence of the spherical filler. The main steps of this work included preliminary experiments using a torque rheometer to determine the resistance of the spheres to a minimum shear; obtaining the material in a pilot scale using a Single Screw Extruder, followed by pelletization of the material and injection of test specimens. Also, the analysis of homogeneity of the composites and the degree of interaction between polymeric matrix/filler in the presence or absence of functionalization agents was done with Scanning Electron Microscopy.Espumas sintáticas são materiais cujas células são formadas por esferas ocas, de vidro ou poliméricas, com diâmetros na faixa de 10 a 100 µm. A utilização de Glass BubblesTM para a obtenção de espumas sintáticas de polipropileno é uma opção para obter material de baixa densidade sem grande perda de propriedades mecânicas. Os espaços vazios no material também melhoram as propriedades de isolamento térmico. Além disso, o formato esférico da carga promove distribuição isotrópica de tensões e melhor acabamento superficial das peças. As principais etapas deste trabalho foram: experimentos preliminares em um reômetro de torque para determinar a resistência das esferas a um mínimo de cisalhamento; extrusão do material em escala piloto, utilizando uma extrusora mono-rosca, seguida por peletização e injeção de corpos-de-prova; análise da homogeneidade dos compósitos e do grau de interação entre a matriz polimérica e a carga na presença e na ausência de agentes de funcionalização, através de microscopia ótica de varredura.130137Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Composite of poly(Dithienopyrrole) and poly(Vinylchloride) obtained by the electrode coating method

Composite films obtained by the electrochemical polymerization of dithienopyrrole onto poly(vinylchloride) coated platinum or ITO electrodes were prepared and studied in this work. Results obtained by thermal analysis and microscopy show the composite nature of the material. The electrochromic properties were studied by dynamic spectroelectrochemistry and resemble those of the pure poly(dithienopyrrole) polymer.Filmes compósitos obtidos pela polimerização eletroquímica de ditienopirrol sobre eletrodos de platina ou ITO recobertos com um filme de poli(cloreto de vinila) foram estudados neste trabalho. Os resultados obtidos da análise térmica e de microscopia indicam a natureza compósita do material. As propriedades eletrocrômicas foram estudadas por espectroeletroquímica dinâmica e são semelhantes às propriedades do poli(ditienopirrol) puro.219222Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Electrochemical and electrochromic properties of poly(4,4 dimethoxy 3'-methyl 2,2':5',2 terthiophene)

This work describes the electrochemical, spectroelectrochemical and electrochromic properties of poly(4,4 dimethoxy 3'-methyl 2,2':5',2 terthiophene) thin films. The effect of temperature on the electropolymerization was studied by cyclic voltammetry measured in situ. The temperatures used were -10, 0, 10, 20, and 40 ºC. Results indicate that the electropolymerization temperature directly affect the degree of chain organization. The optical response time for bleaching was 0.8 s and for coloring 0.3 s (for films synthesized at 40 ºC, 60 nm thick). After 1400 electrochromic cycles, the chromatic contrast at 570 nm changes from 31 to 14%. The coloration efficiency was enhanced as a function of redox cycling. This was probably caused by a decrease in the injected charge necessary for the color change, suggesting that the electroactive losses occurring during the cycles are related to sites not responsible for electrochromic contrast.Este trabalho descreve o estudo das propriedades eletroquímicas, espectroeletroquímicas e eletrocrômicas de filmes finos de poli(4,4 dimetoxi 3'-metil 2,2':5',2 tertiofeno). A voltametria cíclica in situ foi usada para estudar o efeito da temperatura sobre a eletropolimerização. As temperaturas utilizadas na deposição eletroquímica foram -10, 0, 10, 20 e 40 ºC. Os resultados indicaram que a temperatura de eletropolimerização afeta diretamente o grau de ordenamento molecular do polímero. O tempo de resposta eletrocrômico foi de 0,8 s para clareamento e 0,3 s para escurecimento (para filmes sintetizados a 40 ºC, espessura de 60 nm). Após 1400 ciclos eletrocrômicos, o contraste óptico a 570 nm diminuiu de 31 para 14%. A eficiência eletrocrômica foi intensificada em função do número de ciclos eletrocrômicos. Este fato foi provavelmente causado pela diminuição da carga injetada, necessária para a mudança de cor, sugerindo que as perdas na eletroatividade estão associadas a sítios que não são responsáveis pela mudança de coloração.733738Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Polyolefins reinforced with short vegetal fibers: sisal vs. curauá

There is growing interest in reinforced polymer composites using short vegetal fibers to replace glass fibers for several reasons. The composite fibers are produced from renewable resources, being biodegradable and less abrasive to the processing equipment, in addition to possessing a lower density than the glass fibers. Since their thermal degradation onset is at 200 °C, they can be used to reinforce thermoplastics processed below this temperature and thermosets. Several vegetal fibers have been used as reinforcing agent, including sisal and cuaruá. However, there is controversy in the literature about the composites final properties. In this work we compare the properties of composites of high density polyethylene or polypropylene with 20 wt. (%) of short sisal or curauá fibers, with or without a coupling agent. All composites were processed by extrusion and molded by injection, under exactly the same conditions, and the mechanical properties were compared. The curauá fibers presented a higher tensile resistance than the sisal fibers, and the composites with curauá fibers had slightly higher tensile and flexural resistance compared to the sisal fiber composites. The situation is opposite in the impact resistance results, with sisal composites displaying higher impact resistance. Since sisal fibers are more fragile than curauá fibers, during processing there is a higher fracture of sisal in comparison to curauá, inducing these differences in composites mechanical properties.É crescente o interesse nos compósitos poliméricos reforçados com fibras vegetais curtas em substituição às fibras de vidro, pois as fibras naturais provêm de fontes renováveis, não são abrasivas aos equipamentos de processamento, são biodegradáveis, e possuem baixa densidade comparada às fibras de vidro. Elas apresentam início de degradação em torno de 200 °C, sendo adequadas para reforçar poliolefinas que são processadas até essa temperatura ou termofíxos. Várias fibras vegetais vêm sendo usadas como reforço, dentre elas o curauá e o sisal; no entanto, há grande controvérsia na literatura sobre as propriedades finais dos compósitos. Neste trabalho comparamos as propriedades de compósitos de polietileno de alta densidade ou polipropileno com 20% em massa de fibras curtas de sisal ou de curauá com ou sem agentes de acoplagem. Todos foram processados por extrusão e moldados por injeção, exatamente nas mesmas condições, e os resultados foram comparados em termos das propriedades mecânicas. As fibras de curauá apresentam resistência à tração superior às fibras de sisal e os compósitos com fibras de curauá apresentaram resistência à tração e flexão ligeiramente superior aos compósitos com fibra de sisal. No caso da resistência ao impacto a situação se inverte. Como o sisal é mais frágil que o curauá, durante o processamento ocorre maior quebra da fibra provocando essa diferenciação nas propriedades mecânicas dos compósitos.168174Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq