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dc.creatorSouza, Maria Moura Cruvinel-
dc.date.accessioned2024-12-19T17:28:32Z-
dc.date.available2024-12-19T17:28:32Z-
dc.date.issued2024-12-12-
dc.identifier.citationSOUZA, Maria Moura Cruvinel. Dispositivo coletor-detector fabricado aditivamente para análise de explosivos utilizando filamento de PLA reciclado carregado com carbon black e/ou grafite. 2024. 89 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.789.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44407-
dc.description.abstract2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) is an explosive widely used in military activities due to its low cost and low sensitivity to mechanical impacts. It is also frequently used in terrorist attacks and criminal events, leaving residues and by-products that become key traces in forensic investigations. The methods employed by forensic experts for TNT detection are expensive and complex. Thus, there is a need to develop sensitive, low-cost, and portable methods for the rapid detection of this explosive. This work presents a 3D-printed device with a dual function: a residue collector and a TNT explosive detector using square-wave voltammetry. Two filaments produced in the laboratory from recycled polylactic acid (rPLA) and castor oil were tested. The first filament contained only carbon black (CB) as the conductive material. The second filament included graphite (Gpt) to maintain electrochemical properties while reducing production costs. Laboratory-fabricated electrodes were compared with electrodes made from commercial filament (composed of PLA and CB), demonstrating the superior electrochemical performance of the lab-produced filaments without requiring any prior treatment or activation. The electrochemical response of the redox pair [Fe(CN)₆]³⁻/⁴⁻ showed a peak-to-peak separation of 180 ± 8 mV (Gpt-CB-rPLA) and 240 ± 6 mV (CBrPLA), while the commercial electrode exhibited a separation of 740 ± 10 mV. Furthermore, the electrodes fabricated from recyclable materials displayed lower charge transfer resistance (Rct) (1040 ± 50 Ω for Gpt-CB-rPLA, 1810 ± 30 Ω for CB-rPLA, and 9620 ± 280 Ω for CB-PLA) and a higher heterogeneous rate constant (k₀) than the commercial electrode (6.91 (± 0.58) × 10⁻³ cm s⁻¹ for Gpt-CB-rPLA; 5.31 (± 0.40) × 10⁻³ cm s⁻¹ for CB-rPLA and 3.62 (± 0.38) × 10⁻³ cm s⁻¹ for CB-PLA). Calibration curves for TNT detection yielded limits of detection (LOD) of 0.88 and 3.42 μmol L⁻¹ for the Gpt-CB-rPLA and CB-rPLA electrodes, respectively, and 1.55 μmol L⁻¹ for the commercial electrode. For real sample application, a TNT explosion simulation was performed, and two methods for collecting residues were tested: point collection and friction collection. It is noteworthy that the results were achieved without electrode treatment or activation, suggesting that the rough surface of the fabricated electrode is advantageous for collecting explosive residues. This feature allows the platform to be simply rubbed against different surfaces at crime scenes.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Aberto*
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States*
dc.rightsAcesso Aberto*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subject2,4,6-trinitrotolueno (TNT)pt_BR
dc.subject2,4,6-trinitrotoluene (TNT)pt_BR
dc.subjectimpressão 3Dpt_BR
dc.subject3D printingpt_BR
dc.subjectsensores eletroquímicospt_BR
dc.subjectelectrochemical sensorpt_BR
dc.subjectmanufatura aditivapt_BR
dc.subjectadditive manufacturingpt_BR
dc.subjectcompostos nitroaromáticospt_BR
dc.subjectnitroaromatic compoundspt_BR
dc.subjecteconomia circularpt_BR
dc.subjectcircular economypt_BR
dc.subjectpolímero recicladopt_BR
dc.subjectrecycled polymerpt_BR
dc.titleDispositivo coletor-detector fabricado aditivamente para análise de explosivos utilizando filamento de PLA reciclado carregado com carbon black e/ou grafitept_BR
dc.title.alternativeAdditively manufactured collector-detector device for explosive analysis using recycled PLA filament loaded with carbon black and/or graphitept_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Muñoz, Rodrigo Alejandro Abarza-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0884149595277368pt_BR
dc.contributor.referee1Souza, Djenaine de-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2330157389721384pt_BR
dc.contributor.referee2Stefano, Jéssica Santos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4561147158439499pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2078711829837924pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoO 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) é um explosivo amplamente empregado em atividades militares devido seu baixo custo e baixa sensibilidade a impactos mecânicos. Muito utilizado também em ataques terroristas e eventos criminosos, seus resíduos e subprodutos se tornam vestígios em investigações forenses, sendo que alguns dos métodos utilizados por peritos para detecção de TNT são caros, trabalhosos e não portáteis. Com isso, tem-se a necessidade de desenvolver métodos sensíveis, baratos e portáteis para a detecção rápida do explosivo. Portanto, esse trabalho apresenta um dispositivo fabricado por impressão 3D com dupla função: um coletor de resíduos e detector do explosivo TNT utilizando-se a técnica de voltametria de onda quadrada. Dois filamentos de ácido polilático reciclado (rPLA) e óleo de rícino foram produzidos em laboratório e testados. O primeiro filamento, apresenta apenas carbon black (CB) como material condutor. Enquanto o segundo, foi adicionado grafite (Gpt) a fim de manter as propriedades eletroquímicas e reduzir os custos de produção. Os eletrodos fabricados em laboratório foram comparados com eletrodos fabricados a partir de filamento comercial (que contêm PLA e CB) sendo notável a superioridade eletroquímica dos filamentos produzidos, sem nenhuma etapa prévia de tratamento e/ou ativação. A resposta eletroquímica do par redox [Fe(CN6)]-3/-4 mostrou uma separação de potencial de pico anódico – catódico de 180 ± 8 mV (Gpt-CB-rPLA) e 240 ± 6 mV (CB-rPLA), enquanto o eletrodo comercial apresentou uma separação de 740 ± 10 mV. Além disso, os eletrodos fabricados de material reciclável apresentaram resistência a transferência de carga (Rct) inferior (1040 ± 50 Ω Gpt-CB-rPLA, 1810 ± 30 CB-rPLA e 9620 ± 280 Ω CB-PLA) e uma constante de transferência heterogênea de elétrons (k0) superior ao eletrodo comercial (6,91 (± 0,58) × 10-3 Gpt-CB-rPLA; 5,31 (± 0,40) × 10-3 cm s-1 CB-rPLA e 3,62 (± 0,38) × 10-3 cm s-1 CB-PLA). Curvas de calibração foram construídas para detectar o TNT obtendo valores de limite de detecção (LOD) de 0,88 e 3,42 μmol L-1 para os eletrodos Gpt-CB-rPLA e CB-rPLA respectivamente e 1,55 μmol L-1 para o eletrodo comercial. Para aplicação em amostra real, foi realizada uma simulação de explosão com o TNT e testado duas maneiras de coletar os resíduos para sua detecção, coleta por pontos e fricção. É importante destacar que os resultados obtidos foram alcançados sem tratamento ou ativação do eletrodo, o que sugere que a superfície rugosa do eletrodo fabricado é uma característica vantajosa para a coleta de resíduos explosivos, permitindo que a plataforma seja simplesmente esfregada em diferentes superfícies em cenários de crime.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.sizeorduration89pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICApt_BR
dc.identifier.doi10.14393/ufu.di.2024.789pt_BR
dc.orcid.putcode174176754-
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 14. Vida na água - Conservação e uso sustentável dos oceanos, dos mares, e dos recursos marinhos para o desenvolvimento sustentável.pt_BR
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