PT104692B - Revestimento fotocatalitico para libertação controlada de agentes voláteis - Google Patents

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Abstract

ESTA INVENÇÃO REFERE-SE A UM REVESTIMENTO COM CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS QUE PERMITE A LIBERTAÇÃO DE AGENTES VOLÁTEIS DE FORMA CONTROLADA. O REVESTIMENTO É FOTOCATALITICO, UMA VEZ QUE UTILIZA DIÁXIDO DE TITÂNIO, SEUS DERIVADOS OU MATERIAIS AFINS (2), QUE ATRAVÉS DE RADIAÇÃO SOLAR DEGRADAM NANO OU MICROCÁPSULAS (3) LIBERTANDO OS AGENTES VOLÁTEIS NELAS CONTIDOS. ESTE MATERIAL HETEROESTRUTURADO PODE SER APLICADO EM SUBSTRATOS DE DIFERENTES MATERIAIS (1), COMO POR EXEMPLO VIDRO, CERÂMICA, TÊXTIL, POLÍMEROS, MADEIRA, ETC, POR DIVERSAS TÉCNICAS QUER FÍSICAS, QUER QUÍMICAS.

Description

Domínio técnico da invenção
A presente invenção insere-se no domínio de produção de revestimentos funcionais para a libertação controlada de agentes voláteis. Este revestimento consiste num material heteroestruturado em camadas que quando irradiado por uma luz solar, liberta agentes voláteis. 0 material heteroestruturado em camadas é composto por um revestimento de um material fotocatalítico depositado na forma de filme fino sobre um determinado substrato (vidro, cerâmico, metal, polímero, entre outros) e uma suspensão coloidal que contém nano ou microcápsulas poliméricas, embebidas com um agente volátil liquido (insecticida, repelente, desodorizante, perfume, entre outros), adsorvidas na superfície do revestimento fotocatalítico. Este revestimento pode ser aplicado em vários tipos de substratos como vidro, cerâmica, metal, polímero, entre outros. As aplicações visam a área farmacêutica, biotecnologia, engenharia civil, sanitária, automóvel e alimentar.
Antecedentes da Invenção
Em tempo de aquecimento global começa-se a reconhecer os insectos, de novo, como portadores de doenças ou co-agentes de maior incomodidade sobretudo nas áreas turísticas. Tem-se verificado que a
contaminação por contacto com microrganismos ou insectos tem um impacto muito elevado na saúde pública.
De forma a reduzir a contaminação proporcionada pelos insectos ou microrganismos, tem-se vindo a apresentar algumas soluções de onde se destacam as seguintes.
Existe um tecido (rede) impregnado com insecticida que possui elevada actividade em matar e repelir insectos portadores de vírus. Apesar de serem garantidas a manutenção das propriedades repelentes/insecticidas após múltiplas (e indeterminadas) lavagens, a fraca resistência destes tecidos à exposição solar prolongada, o preço deste tecido e o facto de se verificar empiricamente que a sua eficiência decresce com o tempo e número de lavagens surgem como fortes desvantagens.
Paralelamente, existem vestuários com propriedades repelentes de insectos, onde as fibras têxteis contêm permetrin. Este polímero é degradável pelos raios solares, daí que normalmente tem que se depositar um outro polímero, por cima deste, que filtre os UV, diminuindo a eficiência do repelente. Outro factor a ter em conta é que o permetrin desgasta-se com múltiplas lavagens.
Adicionalmente, existe no mercado coberturas em forma de vedação/rede que previnem a entrada dos insectos nas habitações, estando esta estrutura impregnada com um insecticida; contudo alguns insectos, pelas suas dimensões, permeiam essas redes.
Nos últimos anos tem havido um interesse crescente na área dos semicondutores, relacionado com desenvolvimento de materiais fotocataliticos. Os desenvolvimentos relacionados com a utilização de materiais fotocataliticos residem essencialmente na produção de superfícies autolimpantes e bactericidas. Actualmente já existe no mercado vidro autolimpante que recorre a revestimentos de dióxido de titânio, dopado ou não, com espessuras que variam entre os 50 e os 100 nm. Estes vidros são fotocataliticos, pois ao serem iluminados por radiação solar a superfície do revestimento torna-se hidrofílica, isto é, quando a água (chuva, humidade do ar, lavagem) é adsorvida na superfície o ângulo de contacto deste liquido com a superfície diminui bruscamente e o líquido escorre, arrastando quaisquer impurezas ou sujidades que estejam ligeiramente adsorvidas na superfície.
São já conhecidas nano ou microcápsulas, que promovem a libertação contínua de drogas/fármacos, e por vezes, de mais do que um agente, nomeadamente em aplicações médicas, usando um polímero biodegradável. Na presente invenção utiliza-se a luz solar (ou similar) para obter a fotodegradação das superfícies do polímero que forma as nano ou microcápsulas e conjuntamente a síntese de um polímero fotodegradável por acção da fotocatálise. Naturalmente, a conjugação dos processos biológicos e dos processos de fotodegradação pode ser aplicada.
O documento de patente W02007051198 reporta a técnica de micro encapsulamento de agentes voláteis cuja libertação é controlada por abertura de poros. Estas nano ou microcápsulas não são fotocatalíticas, isto é não se degradam por mecanismos redox activados por luz solar, contudo têm uma resposta na abertura dos seus poros por activação solar ou de luz similar. A desvantagem relativamente à presente invenção é de que não é possível regenerar a superfície quando o agente volátil se esgotar.
Relativamente a revestimentos fotocatalíticos com dióxido de titânio, salientam-se os documentos de patente JP2003096399A e JP2004188325 que contemplam a utilização de microesferas porosas com propriedades fotocataliticas que têm o potencial de, quando iluminadas por radiação solar ou compatível, desodorizarem o ar ambiente através da degradação de compostos voláteis que estejam adsorvidos na sua superfície. Estas microesferas conseguem purificar o ar ambiente ao degradarem compostos orgânicos oriundos de cheiros desagradáveis, fumo de tabaco, odor humano, entre outros, que se depositem na superfície. No entanto, estas microcápsulas fotocataliticas funcionam por adsorção de compostos orgânicos, ou seja, apenas degradam os compostos que se depositam à sua superfície. Por outro lado, este tipo de processos obriga à regeneração da camada, incluindo o dióxido de titânio, tornando-se um processo caro, complexo, e potencialmente nocivo para a saúde já que a reaplicação constante de dióxido de titânio pode causar inalação indesejável destes compostos. Há interesse em soluções que promovam a libertação controlada de agentes voláteis, aumentando significativamente a sua acção e eficiência.
No documento W02004/022841 é descrito uma forma de dispersar, por exemplo, um agente antimicrobial numa matriz polimérica previamente riscada, ou seja, com micro fissuração programada, de modo a reter esse composto, cobrindo a sua superfície exposta com uma resina ou verniz. Por ação mecânica, abrasão, esmagamento ou criação de novos riscos na superfície externa dessa matriz, esse composto é volatilizado dentro dessa mesma matriz polimérica. Esses compostos podem estar simplesmente dispersos na referida matriz que consiste num verniz ou resina, ou carregados em microcápsulas. Em qualquer um dos casos, o composto volátil só será libertado pela ação mecânica exemplificada anteriormente. Verifica-se portanto que não existe qualquer referência a um material heteroestruturado com objetivos claros para a libertação controlada de compostos voláteis através da ativação solar da sua superfície, nomeadamente, funcionalizando microcápsulas especificamente com parâmetros controlados para que se dissociem por ativação solar e subsequentes mecanismos redox de maneira a promover a libertação controlada de um composto, como por exemplo um inseticida, diretamente para o ar.
Por sua vez, W02009062516 refere-se a uma superfície autolimpante para soalhos ou painéis de madeira. Consiste essencialmente na dispersão de nano partículas fotocatalíticas numa matriz polimérica ligante, por exemplo uma resina ou um verniz, que poderá ser aplicada, por exemplo, sobre o soalho. Quando nano partículas estiverem em contacto com humidade, vão transformar essa água numa película hidrofilica (molha a superfície) que, por exemplo, por repulsão eletrostática, fará com que a sujidade fique à tona dessa película de água e seja mais facilmente removida. Esta tecnologia facilita a limpeza e faz com que essa película de água seja removível (seca) com mais facilidade. Verifica-se que não reporta a libertação controlada de qualquer substância por ação direta da luz ou por processos fotocataliticos onde materiais fotocataliticos estão ligados fisicamente a microcápsulas que contém um agente volátil para ser difundido; o que pode ter é, nesse verniz ou resina, cápsulas com qualquer composto volátil, que por esmagamento (sendo pisadas) promovam a libertação de um determinado produto - não funcionando em suportes estáticos verticais, sujeitos unicamente à ativação solar.
A presente invenção apresenta uma técnica físico-quimica para libertar, por exemplo, repelentes através de activação por exposição solar. No caso de insecticidas ou repelentes vulgares, a tecnologia apresentada pretende substitui-los por um processo em que serão libertados automaticamente e controladamente através de uma determinada superfície (vidro de janela, telha, mobiliário, lâmpadas, rede têxtil ou polimérica, vestuário, rede exterior, etc.) com exposição solar, podendo estas superfícies ser recarregáveis através de um aerosol. As vantagens em utilizar um revestimento fotocatalítico com microcápsulas que, através da acção solar ou luz artificial, libertam um agente volátil controladamente residem particularmente na optimização da actividade biológica, possibilidade de depositar este material nas mais variadas superfícies (vidro, plástico, madeira, metal, rede têxtil, rede de polímero, vestuário, materiais cerâmicos), possibilitar a regeneração do agente volátil (insecticida, repelente, perfume, desodorizante) encapsulado nas nanocápsulas poliméricas através da pulverização por aerossol (spray - por exemplo) e reduzir os custos associados à regeneração do material volátil.
Sumário da invenção
A presente invenção refere-se a um revestimento com características funcionais que permite a libertação de agentes voláteis de forma controlada. 0 revestimento é fotocatalítico, composto por dióxido de titânio, seus derivados ou materiais afins, e nano ou microcápsulas que por acção da radiação solar libertam os agentes voláteis nelas contidos.
Este material heteroestruturado pode ser aplicado em substratos de diferentes materiais, como por exemplo vidro, cerâmica, têxtil, polímeros, madeira, entre outros, por diversas técnicas quer físicas, quer químicas.
As vantagens em utilizar um revestimento fotocatalítico com nano ou microcápsulas que, através da acção solar ou luz artificial, libertam um agente volátil controladamente residem na optimização da actividade biológica, e possibilidade de regenerar o agente volátil encapsulado nas nano ou microcápsulas poliméricas através da pulverização por aerossol. Esta invenção permite ainda reduzir os custos associados à regeneração do material volátil.
Descrição geral da invenção
A presente invenção consiste num revestimento constituído por um material fotocatalítico (que poderá ser dióxido de titânio ou derivados deste TixOy, ou qualquer outro material fotocatalítico afim) que quando iluminado por luz solar (ou similar), as paredes das nano ou microcápsulas nele adsorvidas, irão ser degradadas e o material volátil que se encontra no seu interior será controladamente libertado. A radiação solar ao iluminar a superfície semicondutora do material fotocatalítico irá desencadear mecanismos de oxidação-redução que degradarão ou abrirão os poros das nanocápsulas (ou microcápsulas) poliméricas promovendo a sua libertação controlada. As nano ou microcápsulas, que encapsulam o agente volátil, são portadores subnanométricos ou submicrométricos, respectivamente, constituídos por um núcleo lipofílico rodeado por uma parede polimérica e estabilizados por tensoativos.
A deposição desta heteroestrutura, conforme demonstrada na figura 1, pode ser aplicada a diversos substratos, como madeira, vidro, polímeros, metais, cerâmicos, etc., que previamente têm de ser lavados em banho ultrasónico composto por partes iguais de etanol e acetona durante 15 minutos, pelos diversos métodos já conhecidos, como por exemplo: deposição física de vapores (PVD sputtering, deposição através de arco filtrado); evaporação; ablação laser; spincoating; deposição química de vapores (CVD); por métodos de adsorção físico-química, como a deposição de sol-gel ou filmes finos de Langmuir-Blodgett; entre outras técnicas de deposição de filmes finos.
A regeneração destas superfícies de libertação controlada poderá ser feito através da pulverização da superfície fotocatalítica com um aerossol com as nano ou microcápsulas contendo o agente volátil encapsulado, não sendo necessário reaplicar o material fotocatalítico (dióxido de titânio ou outros compatíveis).
revestimento fotocatalítico consiste num filme fino de compostos derivados de dióxido de titânio, como por exemplo TixOy, ou em altertnativa, por outro material semicondutor fotocatalítico, cujo hiato electrónico possibilite a absorção de fotões de luz UV-A ou solar, tais como: W03, WS2, Nb2O5, MoO, MoS2, V2O5, MgF2, Cu2O, NaBiO3, NaTaO3, SiO2, RuO2, BÍVO4, Bi2WO6, Bii2Ti02o, NÍO-K4NB6O17, SrTiO3, Sr2NbO7, Sr2TaO7,ZnO, ZrO2, SnO2, ZnS, CaBi2O4, Fe2O3, A12O3, Bi2O6, Bi2S3, CdS, CdSe. Para qualquer um destes materiais fotocataliticos compostos, é expectável que as suas propriedades se retenham com uma variação máxima de 10-15% na composição atómica de cada elemento na estequiometria em questão. Adicionalmente, cada um destes materiais poderá ainda ser optimizado para que tenha um hiato energético que absorva luz na região espectral do ultravioleta-visivel. No caso do dióxido de titânio, um dos materiais fotocataliticos mais conhecidos e o mais eficiente, deverá ter propriedades semicondutoras, com um hiato energético entre os 2.75 e 3.25 eV, de forma a absorver luz ultravioleta solar ou de lâmpadas com espectro similar. 0 seu hiato electrónico poderá ser reduzido, de modo a absorver mais luz visível e, consequentemente, auferir uma maior resposta fotocatalítica, caso de realize na sua síntese uma dopagem aniónica (por exemplo com os seguintes elementos químicos: B, C, N, O, F, P, S) ou catiónica (por exemplo com os seguintes elementos químicos: Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Cu, Ag, Au, Fe, Pd, Pt), variando essa dopagem entre 1 a 10%, consoante o elemento em causa e garantindo que as propriedades ópticas não sejam deterioradas, nomeadamente a transmissão. A espessura do revestimento poderá ser da ordem dos 500 a 2000 nm, de modo que o revestimento não tenha tensões residuais que possibilitem o seu levantamento, sendo desejável que a área de superfície do revestimento seja da ordem dos 150 a 350 g/m2, de forma a maximizar a área de superfície disponível para a adsorção das nano- ou microcápsulas que contêm o agente volátil. No caso de revestimentos em superfícies de vidro, e para o caso de um revestimento fotocatalítico de dióxido de titânio, o índice de refracção deverá ser optimizado de tal forma que o revestimento tenha uma boa transmitância para comprimentos de onda da luz visível (380 a 700 nm) , com um índice de refracção da ordem de 2.4 a 2.6. A cristalinidade do revestimento é um factor importante de modo a que a sua área de superfície seja da ordem dos 150-350 m2/g, para promover uma melhor adsorção da nano ou microcápsulas na sua superfície.
No caso da utilização do dióxido de titânio como revestimento fotocatalitico dever-se-á promover:
- uma estequiometria do composto adequada, de modo a favorecer o crescimento de fases cristalinas cujo rendimento fotocatalitico é maior. Em particular, para uma composição do tipo TixOy, com 0.25<x<0.35 e 0.65<y<0.75, consegue-se produzir a fase polimorfa da anatase, com mais relevância fotocatalítica que a do rutilo ou brokite.
- a cristalização através de tratamentos térmicos a 500 °C em vácuo por forma a promover a cristalização da fase polimorfa da anatase, dado ser a que evidencia melhor rendimento fotocatalitico.
Estes requisitos deverão ser seguidos de forma idêntica para outros materiais distintos do dióxido de titânio, como sejam os seus derivados ou outros materiais fotocataliticos com propriedades semicondutoras análogas.
A escolha do material fotocatalitico pode ser realizada tendo em conta a dopagem de materiais existentes com essa característica de modo a optimizar a absorção de uma maior gama de comprimentos de luz do espectro solar, nomeadamente da região da radiação visível. Em particular, consegue-se um desvio espectral para o azul, isto é, absorve-se mais luz visível, ao reduzir-se o hiato energético do dióxido de titânio por incorporação de átomos de azoto, carbono ou de enxofre em posição substitucional na rede cristalina da anatase. Esta dopagem não deve ultrapassar os 6% atómico da composição final, de modo a manter as propriedades ópticas ideias, nomeadamente o hiato energético e a boa transmissão de luz visível.
As nano ou microcápsulas nele contidas possuem um filme fino polimérico, com a espessura de alguns nanómetros, com a propriedade de ser fotocataliticamente degradável por acção do dióxido de titânio, como por exemplo: parileno, poli(pxilileno, poli(ácido lático), poli(ε-caprolactona), derivados de poli-oxietilenados, ftalocianino, poliestireno, polímeros acrílicos, ou outros polímeros de composição mais natural, como o colagéneo e o quitosano. 0 filme polimérico forma tensoactivamente a nanocápsula que contém o agente volátil. 0 agente volátil (insecticida, repelente, desodorizante, perfume, etc.) encontra-se dissolvido num óleo volátil (por exemplo: Cymbopogon citratus), dentro da nanocápsula, de forma a auxiliar a volatilização do agente volátil.
Esta deposição das nanocápsulas ou partículas coloidais poliméricas pode ser feita por adsorção ou deposição química, por deposição física ou química de vapores, pelo método de nanoprecipitação de polímero pré-formado ou simplesmente por evaporação de um solvente.
Várias nano ou microcápsulas podem ser utilizadas para encapsular o agente volátil, quando depositadas sobre o revestimento fotocatalitico. É dado como exemplo a estratégia para a síntese das nano ou microcápsulas, que promoverão a libertação controlada do agente volátil por acção fotocatalitica, detalhada na figura 2. Uma matriz padrão (teiaplate) constituída por uma partícula coloidal carregada com o agente volátil é revestida por camadas sucessivas de policatiões e polianiões. Existem microcápsulas que são biodegradáveis, formando assim uma estrutura depositada Camada-a-Camada (em inglês: Layer-byLayer - LbL) [14]. 0 núcleo é posteriormente dissolvido ou pode permanecer intacto.
O último passo corresponde à fotodegradação do polímero para permitir a libertação controlada do agente volátil, como é representado na Figura 2.
Com esta solução, matrizes padrão (template) duras, como esferas de sílica ou redes de poliestireno poderão ser utilizadas. Alternativamente, matrizes padrão macias, como copolímeros, látex e surfactantes também poderão ser empregues. As matrizes padrão mais aconselhadas são as nano ou microesferas de hidrogel de agarose numa emulsão tipo água-em-óleo. Estas microesferas (ou nanocápsulas) , previamente carregadas com o agente volátil, poderão ser posteriormente separadas por centrifugação, e suspensas em água contendo o polieletrólito positivo (por exemplo: N,Ndietil-N-metil-amónio, hidrocloreto de polialilamina). Depois da lavagem e a separação destas pequenas esferas, estas poderão ser introduzidas no polieletrólito negativo (por exemplo: sulfanato de poliestireno, polivinilosulfato, nafion). Várias camadas podem ser acrescentadas, se necessário. 0 número de camadas é um parâmetro do qual a taxa de libertação controlada do agente volátil irá depender Esta estratégia também poderá ser usada em superfícies lisas como o substrato de vidro, têxteis ou em paredes; sendo o modus operandi neste caso mais simples, porque o passo de centrifugação é dispensado.
No caso de superfícies lisas com exposição solar, utilização de uma aerossol contendo as nanocápsulas é alternativa mais indicada para ao reabastecimento da superfície fotocatalitica.
A presente invenção permite optimizar automática a actividade biológica, devido à libertação e controlada do agente volátil por exposição solar, regenerar o agente volátil através da pulverização por aerossol (spray - por exemplo) do agente volátil (insecticida, repelente, perfume, desodorizante) encapsulado nas nanocápsulas poliméricas e reduzir os custos de manutenção, uma vez que depositado o material fotocatalítico, somente se procederá periodicamente, dependendo da exposição solar e condições ambientais, à regeneração do material volátil, como foi descrito no último ponto.
Breve descrição das Figuras
Figura 1
Esquema representativo do material heteroestruturado composto por um substrato (1) que pode ser de qualquer tipo (polímero, vidro, metálico, cerâmico, etc.), de seguida este substrato em banho ultrasónico, que possui depositado o revestimento semicondutor fotocatalítico na são aplicadas as nano- microcápsulas (3)..
Figura 2 - Esquema representativo do processo de deposição Camada-a-Camada. Uma matriz padrão (4) constituída por uma partícula coloidal carregada com o agente volátil (5) é revestida por camadas sucessivas de policatiões e polianiões, formando assim uma estrutura depositada Camada-a-Camada (6). 0 núcleo é posteriormente dissolvido (7) ou pode permanecer intacto. 0 último passo corresponde à fotodegradação com luz solar (hv) (8) do polímero para permitir a libertação controlada do agente volátil (9).
Descrição detalhada da invenção
Na figura 1 encontra-se ilustrado as 3 etapas de aplicação dos materiais da heteroestrutura que se pretende patentear. Primeiro escolhe-se o substrato (1) que pode ser de qualquer tipo (polímero, vidro, metálico, cerâmico, etc.). Por exemplo, para o caso de um substrato de vidro com dimensão de 20 cm x 20 cm e com 1,5 mm de espessura, dever-se-á lavar antecipadamente este suporte em banho ultrasónico composto por partes iguais de etanol e acetona durante 15 minutos; permitindo assim que a sua superfície seja limpa e desengordurada, dissolvendo também quaisquer sais ou carbonatos que estejam adsorvidos. Após este banho, este substrato é seco ao ar livre ou soprado com gás de azoto industrial.
Seguidamente deposita-se o revestimento semicondutor fotocatalítico na forma de filme fino (2), considerando neste exemplo o de dióxido de titânio (titânia). Este revestimento fotocatalítico na forma de filme fino poderá ser depositado por qualquer técnica afim com a deposição física (PVD) ou química (CVD) de vapores, ablaçao laser, spin-coating ou por processos químicos de filmes de Sol-Gel ou Langmuir Blodgett.
No presente exemplo, descreve-se o processo de deposição por
PVD, acoplado a um sistema de ultra-alto vácuo, por ser um dos sistemas de mais baixo custo e não poluente.
A escolha do material fotocatalítico pode ser realizada tendo em conta a dopagem de materiais existentes com essa caracteristica de modo a optimizar a absorção de uma maior gama de comprimentos de luz do espectro solar, nomeadamente da região da radiação visível.
Neste exemplo, pretende-se depositar um filme fino de TiO2 dopado de forma aniónica com azoto (N) , permitindo assim alargar a parte espectral de absorção do condutor para a região do visível, diminuindo-se o seu hiato energético. A partir de um magnetrão com um alvo puro de titânio efectuase a pulverização catódica reactiva por magnetrão (sputtering) deste material que ao reagir com o gás de oxigénio (8 sccm) introduzido dentro da câmara de deposição condensa num filme fino sobre o substrato escolhido. Ao introduzir-se uma pressão parcial muito reduzida de azoto (3 a 4 sccm) dopa-se os filmes em crescimento com este elemento e obtém-se assim o almejado decréscimo do hiato electrónico. Deverá existir uma atmosfera base antes da deposição nunca superior a IO’4 Pa, garantindo assim a deposição de filmes puros sem contaminações de vapor de água, dióxido de carbono, solventes, entre outras espécies. Para pulverizar titânio coloca-se em circulação um fluxo de árgon (gás inerte ionizável) dentro da câmara de vácuo da ordem dos 60 sccm, sendo que a pressão total não deverá exceder 0.5 Pa durante a deposição. Aplica-se uma corrente eléctrica de 1 A no cátodo, onde se encontra colado um alvo de titânio com 6 mm de espessura e 10 cm de diâmetro, proporcionando um campo eléctrico da ordem dos 4000-7000 V/m, suficiente para ionizar o árgon e gerar o plasma electrónico; condição necessária para que se desenrole o processo de pulverização de titânio. Com estes parâmetros obtém-se uma taxa de deposição de cerca de 1 pm (10’6 m) por hora, sendo necessário pelo menos duas horas para se obter, neste exemplo, um filme fino de TÍO2 dopado com azoto (TiCçiN) com uma espessura de 2 pm. Nestas condições, a percentagem atómica da dopagem de azoto é de cerca de 1% na composição total - podendo ser verificada pela espectroscopia de Retrodispersão de Rutherford ou similar. Mantendo assim o revestimento com uma elevada transmitância no espectro visível, de tal forma que possa ser depositado sobre vidro transparente, e ao mesmo tempo ter robustez suficiente para aguentar com agentes que possam degradar mecanicamente o revestimento, como por exemplo a erosão do ar, água, detergentes, entre outros. De modo verificar-se a do revestimento, recorre-se a um difractómetro de raios-X, equipado com uma ampola de cobre, e verifica-se presença de um pico de difracção intenso correspondendo à fase polimorfa de TiO2, denominada de anatase. Caso este pico de difracção seja pouco intenso, dever-se-á proceder a um tratamento térmico em vácuo (IO-4 Pa) a uma temperatura de 500 °C, durante 2 horas de modo a cristalizar convenientemente o revestimento fotocatalítico.
Para o revestimento das nanocápsulas (3) , deposita-se um filme fino polimérico foto-degradável por acção do dióxido de titânio, polímero este que forma a nanocápsula que contêm o agente volátil. As nanocáupsulas deverão ter um diâmetro que varie entre os 20 a 200 nm, uma espessura de parede entre os 10 e 40 nm e um volume esférico que pode variar entre os 1CT25 a 1CT22 m3. Esta deposição das nanocápsulas, ou partículas coloidais poliméricas, pode ser feita por evaporação de um solvente. O agente volátil (neste caso um repelente de mosquitos) encontra-se dissolvido dentro da nanocápsula num óleo volátil (Cymbopogon citratus), que permite a sua volatilização no meio ambiente quando for libertado controladamente.
A técnica que se utiliza para o fabrico das nanocápsulas consiste na utilização de uma matriz padrão (template) constituída por uma partícula coloidal carregada com o agente volátil que é revestida por camadas sucessivas de e polianiões, formando assim uma estrutura policatiões
depositada camada-a-camada. 0 núcleo
dissolvido ou pode permanecer intacto.
compostas por nano-esferas de hidrogel
emulsão tipo água-em-óleo. Estas
é
As de nanoesferas previamente carregadas com nanocápsulas) , posteriormente matrizes agarose são numa (ou o agente volátil, são posteriormente separadas por centrifugação, e suspensas em água contendo o polieletrólito metil-amónio,). Depois da lavagem pequenas esferas, estas poderão positivo (N,N-dietil-Ne a separação destas ser introduzidas no polieletrólito negativo (sulfanato de poliestireno). Várias camadas podem ser acrescentadas, se necessário. 0 número de camadas é um parâmetro do qual a taxa de libertação controlada do agente volátil irá depender; quanto menos camadas, mais fácil será a sua libertação. Prevê-se que uma irradiância mínima de 20 W/m2 de exposição solar será o suficiente para que promova a degradação das nanocápsulas e subsequente libertação controlada do repelente.
No presente exemplo considera-se que o agente volátil é um repelente de insectos, denominado dietiltoluamida (DEET). Este repelente encontra-se dissolvido (30%) num óleo volátil (por exemplo: Cymbopogon citratus), dentro da nanocápsula, de forma a auxiliar a volatilização do agente volátil.
A utilização de um aerossol, contendo estas nanocápsulas com o referido repelente será o método mais eficiente para o reabastecimento da superfície fotocatalítica após o decréscimo da sua actividade.

Claims (8)

1 PevestloÍOntò: heteroest.rut.urac® em camadas csrac te tosado pto ser co:'npreeed.j.da toz :
Ά..:?©...® r
- material f ©'tooafato.toco de dtdtoto tltânió, derivados ou outra matetoai oum característloas f©tòoatato.to.oas afina, :rr ato, enoesaura entra toOtoOOOnm o área de superfície entro 150Itogtotop adaorviclo ou depesdfado acare © sapsarato, podendo ou to sor dopado dei toidp: a toxiimtoair s®darção de 1/uog
- inato <to to to ©papa to ao do to to<to ito lOtou© tof ©to ©ma. espoasura de parede entoe o© 10 © to nm. revestidas por nm filma pcdímérlo© f: ©tocata 111 ioamente deqradávol e com um apeate volátil no seu i.nterlòr de volume entre os ito a 10 to gue se li torta contr©ladams:nt© apos rntura da. parede tas nano gu ©d.croeápulas por mecanismos de oz ida çã o/ redução promovidos ©elo coutatoo, depoto.to ou adserçâo aom o na.o©toto. f©tocata15tio© apus expoaição selar deste ©u ©tratos da ação de uma fonte de luz com ©speotro eito. romagnéti©© somai nauta;
agente volátil, que pode ser uma fragrância, detodorinante, perfume, xopelanto on inseticida, gue e Iltotta.dc d© intetocr d© toito ou mlcrooápsalas por òecato.smos redox i.ndutodoa por w fetooataltoader, apto exposição solar ou ©to uma fonte de lua com um. espectro eletromagnético semelhante >
2 ~ tovestometoó uetornestruonrád© em ©amadas de acordo a reivindicação anterior, ©ar a© ter toado por as ©ònçentrações atoxiaicae:: dos ©1 emana ©a c©nsPituintua d© ©©toda d© material fel opala 11. tifo© d© tooizid© da tittoiio νΚ,νίρΙ atontem ©empreendidas: untou ©·. toitoO ,. 25 e 0., átoyto , lo.
3 Bevosto meai © heterosstr tosa. ad© ém ©amadas de acerdo ©cm es roivln.dí caçiles amtartores, oaráctorixado por os materiais f ctooat a 111 í ©os com pr opto, adadas sém.ic©©dutoras e boticas semto.hàíites ©cré os do díóto.d© de titânio compreendercr© to©, Ato, torto, tod, to to, too® tofç, O© to Bo:to-to« tototo?· toto« toto, B toto», to.toto # © i^gto. tot> to/atotototo. / Btoato f Brtobto, B ato to©, to to: toíto boto, toh Ctosóto teto© Alto?.»·Bito© νι·.Ρ© c©3? toro.
4 · Révestimo©to totoá-castruturadc em camadas d© acordo osm a reivindicação anterior, «a»acteri»ado por c· filme polimertoo sor ooíapreeudido por «:;::, peto íp-tolileno, poli (ácido láttoto , poli(©-©açroiactorto , derivados de pcll-ototo.ilenados, ft.atoctoto.0.©, poltostíren©, polímeros acrílicos, ou outros poltoares ©emo o colageneo ou o quitosano.
3 ·· Revesttocnto heternestruturado em camadas de acordo com a reivindicação 1, caxactarisado por o substrato ser de em material polímBricc, vidra, mtoâl.loG, cerâmico, .madeira, pedra, têxtil ©».; madeira.
6 - toocosst» de produção dc revesti:mente hetorcestruturado em camadas couformé deserto© nas reivindicações 1 a S, ©araétertoado por compreender ©s seguitoes passos:
- escolher © substrato,
- lavagem, do substrato por banco ultrassónico,
- escolher © material. ftoocatalíto.co ds entro o dldtod© de tí.tânlo, derivados on material sotocoudntor com características fotocatalíticas afias,
- deposição dc ratestImanto fotocatalítico para absorção ds luz. OV o, em! particular, tom dopagem anidutoa com areio, enxofre ou earbono ύί. modo a atlvác u® maior absorção da quantidade do 1U'Z: visivol,
- análise O c:r:i,stal.í:nd.da:ds: de :rev:est:lmspto f<®ddsfefM;tf®o de maneira a verificar a sela dê n cia da fase fot acatai lb ica <Λ ® 1 Véi ?
- t ratamento té-rrifcb· do revecr imar.tc fot acatai 1 tico dá modo aumentar grau. do oristallui.dade,
- sintese das naco on miórcoápsulas a partir de um filme fino polimérico gue forma nana ou ml crernàpsul a ou por suspensão- cololdal polimêrioa através de cma matrls padrão revestida por camadas sucessivas de policatiõem e pcliaMoes formando assim uma estrutura aepositudâ camada™ a-camada, em ambos os: ?®®s οοόΡύίρρίόη por: eme pã::frlc:nl,a c olma da l o-stxegáda, mom: a agente volátil, a libertam:, encapsulamento do agente volátil nas naco ou m1crooãpsui as, dissolução da agente volátil, num óleo volátil, em paru loular o Çymbupogon citratos, dentro da naco cu mteroaãpsula, de forma a: adxiláar » volátilloamão.
7 - Processo de produção do revesti;aento: leucroastrutursoo em camadas de acordo coo a reivindicação anterior, caracterizado pov os substratós serem ,'íavcdos em banho ultrassónico composto por partes iguais de etanol a aos-cena. daran.ee 11 minores.
i - Processo de produção do rovascrmonic heteroestruçorado em camadas de acordo com a reisiudlcaçac á, cavamtemiaedo por a deposição ocorrer ua forma da filma por çéonicas físicas ou químicas de vapores, evaporação:, ablação laser, plrólise, spln-ooating, deposição por cama:d.a atómica, processo guindou de filme d.e sol-gel cu filmes de hamçmui r-élodgett, por métodos da abocrçác: fl slcO-qulmicã..
.9' ··· erooesso de produção do .revestimento heteróestratusado em: ©amadad dé acorda: cem a roícindica cã o 6, caractauiaadu gm o material fotooatalitice ser dopado de fcma aniónica. m a ©etc reaetivó cam um tlczo dc 3 - 4 mccm quando depositado pela técnica ds deposição física ds vapores,.
30 - hrocesso de produção do mvest.imento ueteroestrutirrado em camadas de acordo; com su> ml.vindicações 6 a 9, oé.rádtéti.^ado pox: « deposição física te vapores consistisB ©© PVD puiverinação catódica. recetiva por magnetrão..
11 - ©recesso de produção dc material heteroestruxurado em camadas de acordo tom as reivindicações: f, 9-10, caracterí por o processe de ©VD ocerror a partir de um magnetrão som (Tm áivo puxo ds titânio (99.99;, e com fluxos de gas de trabalho de argon e uãs reativo de oxigénio oe 90 scom e 9 ecoo, r a spe t i vamen t s ..
13 - Òrccesto de produção: do revestimento hsmroeatrutorado em camadas ds acordo cem. as mivindicações 9-11,. oarmèmrimad.o por o processo de Pvé estar acoplado a nm sistema de ultraalto vãcno.
13 - Orooóseo de produção do revestimento: hatarsestruturad.o em camadas do acordo com as reivindicações 9-12, caxaotostísada p® o processo do 000 ocorrer a pressões de trabalho ds 0.3 9á
1© - ércoessu de ρροΡοΟίο d© revsst©ó®rt.<© heteroesi:iti::i.:':(rado em camadas do acorde com a reivindicação anterlo.·:, aaxactexx«ad<>
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