O EFEITO DA ABSORÇÃO DE ÁGUA NA ORIENTAÇÃO POR FLUXO DE CRISTAIS LÍQUIDOS LIOTRÓPICOS A BASE DE CLORETO DE DECILAMÔNIO


Edgard Gonçalves Fernandes Júnior (PG), Maria Regina Alcantara (PQ) – Departamento de Química Fundamental – Instituto de Química – Universidade de São Paulo


palavra-chave: cristal líquido liotrópico, orientação por fluxo, atividade de água


As propriedades reológicas de um sistema são um reflexo das interações intermicelares presentes, podendo fornecer importantes informações sobre o arranjo ordenado característico de sistemas liquidocristalinos.

O presente trabalho apresenta os estudos de reologia em sistemas liomesomórficos nemáticos e colestéricos, durante um processo de orientação por fluxos em função do tempo de cisalhamento. Adicionalmente, ele também mostra a influência da perda ou absorção de água durante o cisalhamento, no processo de orientação destas fases.

Neste estudo foi utilizada uma matriz nemática de cloreto de decilamônio (CDA) / NH4Cl / H2O à qual foram adicionadas diferentes concentrações de colesterol. As porcentagens molares de colesterol utilizadas para compor as fases colestéricas foram: 0,01%, 0,03%, 0,06%, 0,09%, 0,15% e 0,21%.

EMBED Origin50.Graph

Figura1: Reogramas obtidos para sistemas à base de CDA. Ensaios em câmara saturada de água e com taxa de cisalhamento constante igual a 100s-1.

Todos os reogramas foram obtidos utilizando-se um reômetro cone-placa Brookfield, modelo LVDV-III. As diferentes amostras foram termostatizadas a 25,0 ± 0,1°C e cisalhadas em câmera seca e em câmera saturada com água, numa taxa de cisalhamento constante de 100 s-1 com tomada de dados a cada 30 s. Para os ensaios de atividade de água utilizou se o equipamento Aqualab da Decagon Devices Inc. que mede a atividade através do ponto de orvalho. Os dados de atividade foram obtidos antes e depois do cisalhamento.

Os reogramas obtidos em câmara úmida (Figura 1) mostraram que, para os sistemas com concentrações de colesterol acima de 0.09 % molar, o processo de orientação ocorre em duas etapas. A primeira etapa, caracterizada pela queda da viscosidade pronunciada do sistema, pode ser associada a uma quebra de estrutura, devida ao cisalhamento, originando o aparecimento de microdomínios formados por fragmentos de hélices. Nestes sistemas o mínimo de viscosidade é atingido em tempos de cisalhamento diferentes dependendo da colestericidade da fase. A segunda etapa, caracterizada pelo aumento rápido de viscosidade até um patamar de valor aproximadamente constante, pode ser devida à orientação destes microdomínios formando uma superestrutura uniformemente orientada. Para os sistemas com concentrações de colesterol menores do que 0.09 % molar, a primeira etapa do processo é suprimida e o processo de orientação deve estar ocorrendo diretamente. Todas as amostras mostraram valores de atividade em torno de 0,941 antes de serem submetidas a qualquer cisalhamento. Após 4 horas de cisalhamento em câmara úmida este valor aumentou para 0,952 mostrando a absorção de água durante o processo. Pudemos observar também que este valor é atingido no momento de menor viscosidade, mantendo-se constante até o final do ensaio.

De modo geral, o perfil das curvas deve estar relacionado exclusivamente à quantidade de indutor presente e o aumento da força quiral estabiliza a estrutura existente antes do cisalhamento, sendo portanto necessário um maior tempo de cisalhamento para que ocorra a total quebra do edifício colestérico. A absorção de água, da atmosfera saturada, durante este período, auxilia na hidratação dos fragmentos formados, estabilizando os microdomínios ainda por mais tempo. Uma vez completamente destruída, os fragmentos são rapidamente rearranjados para formação de uma hélice única, possivelmente em uma direção paralela ao fluxo.

Os reogramas realizados em câmera seca mostraram o mesmo perfil de comportamento, porém, com vales mais largos e onde a existência da primeira estrutura só é percebida nas fases nemática e com menor quantidade de indutor. As amostras cisalhadas em câmera seca apresentaram valores de atividade de 0,932 evidenciando a perda de água para o ambiente. Aparentemente, esta perda de água provoca uma instabilidade na estrutura pré-existente nos sistemas mais colestéricos, de tal forma que ela é totalmente quebrada logo no início do cisalhamento.


[FAPESP]