O desenvolvimento de eletrodos para dispositivos de armazenamento de energia tem sido impulsionado pela crescente demanda por tecnologias mais sustentáveis, especialmente no contexto da transição energética e redução do impacto ambiental associado a materiais convencionais, destacando-se a necessidade de materiais obtidos a partir de fontes renováveis e rotas ambientalmente amigáveis [1]. Nesse contexto, materiais à base de celulose têm emergido como candidatos promissores devido à sua abundância natural, biodegradabilidade e capacidade de formar arquiteturas hierárquicas [2]. Neste trabalho, investigou-se a estrutura tridimensional hierárquica e porosa de criogéis à base de celulose nanocristalina (CNC) como templates para eletrodos funcionalizados. Os criogéis foram produzidos a partir de suspensões contendo CNC e látex de borracha natural (LBN), submetidas a congelamento seguido de liofilização. Apesar dos benefícios da incorporação do LBN para modular as propriedades mecânicas e a organização estrutural de criogéis celulósicos já terem sido explorados para outras aplicações, a estruturação tridimensional de sistemas baseados em CNC para eletrodos ainda é pouco explorada [3,4]. A caracterização por microtomografia de raios X permitiu a análise da morfologia interna, evidenciando a formação de redes anisotrópicas interconectadas, com canais contínuos favoráveis ao transporte de espécies iônicas. Os compósitos apresentaram porosidade de aproximadamente 97% para o sistema CNC/LBN, com espessura média de parede de cerca de 8 µm, parâmetros relevantes para eletrodos. Ensaios por cronoamperometria não evidenciaram resposta de corrente para os criogéis não modificados, corroborando o caráter isolante das matrizes à base de CNC. Como estratégia para superar essa limitação, as próximas etapas deste trabalho consistem em explorar a funcionalização dos templates por meio da polimerização eletroquímica de polipirrol (PPy), visando à obtenção de compósitos condutores que preservem a arquitetura porosa desenvolvida. Dessa forma, os resultados contribuem para a compreensão estrutural dos sistemas CNC e CNC/LBN e fornecem subsídios para o desenvolvimento de eletrodos sustentáveis, com potencial aplicação em supercapacitores e outros dispositivos de armazenamento de energia.
Referências.
[1] AL Shaqsi, A. Z., Sopian, K., & Al-Hinai, A. (2020). Review of energy storage services, applications, limitations, and benefits. Energy Reports, 6, 288–306.
[2] Lavoine, N., & Bergström, L. (2017). Nanocellulose-based foams and aerogels: Processing, properties, and applications. Journal of Materials Chemistry A, 5(31), 16105–16117.
[3] Lorevice, M. V., Mendonça, E. O., Orra, N. M., Borges, A. C., & Gouveia, R. F. (2020). Porous Cellulose Nanofibril–Natural Rubber Latex Composite Foams for Oil and Organic Solvent Absorption. ACS Applied Nano Materials, 3(11), 10954–10965.
[4] Wang, J., & Miao, Y.-E. (2025). Cellulose nanocrystals-based nanocomposites for sustainable energy storage technologies: From aligned microstructures to tailored performances. Composites Communications, 54, 102258.
Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) (Processo nº 88887.250761/2026-00), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (Processo nº 303621/2022–2) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), por meio do Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Engenharia Molecular para Materiais Avançados – CEMol (Processo CEPID nº 2024/00989–7) e do Projeto Regular (Processo nº 2024/21240–4), pelo apoio a este trabalho.
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Pedro Alves da Silva Autreto
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