Na indústria de plásticos, os ensaios são capazes não só de garantir uma seleção adequada de materiais, mas também para auxiliar na prevenção de diversas falhas durante a aplicação. Neste caso, o ensaio de resistividade merece atenção.
Em polímeros, o Ensaio de Resistividade é responsável por medir a resistência que um material plástico oferece ao fluxo de corrente elétrica.
A propriedade pode ser obtida considerando o volume da amostra ou apenas sua superfície, indicando a Resistividade Volumétrica ou Superficial.
Para entender a importância do ensaio de resistividade para polímeros conversamos com Jordão Gheller Jr, pesquisador chefe do Instituto SENAI de Inovação em Engenharia de Polímeros.
Ensaio de resistividade em polímeros: o que é?
Em qualquer material, a resistência ou condutividade elétrica é medida através da corrente elétrica que atravessa este material. Quanto mais baixa for a resistência elétrica, mais facilmente o material permite a passagem de uma carga elétrica.
Para diminuir a resistividade elétrica da composição final há a incorporação de materiais condutores na matriz polimérica, como negros de fumo, óxidos metálicos, nanotubos e grafite, em diferentes morfologias e teores.
Já para polímeros reforçados com cargas eletricamente condutoras, Jordão Gheller ressalta que é usado o modelo de percolação para explicar a resistividade dos polímeros.
“Esse modelo considera que existe uma coleção de pontos distribuídos no espaço onde alguns pares estão conectados ou ligados entre si, sendo que a região em que estes pontos estão ligados é governada por um mecanismo randômico e aleatório.”
No gráfico apresentado abaixo observa-se a variação da resistividade elétrica em um polímero em função do teor de carga condutora utilizada.
“Pelo gráfico observamos que em certo limite de carga (apresentada na forma granular ou fibrosa) a resistividade elétrica decai exponencialmente, indicando a formação de uma rede contínua de carga, necessária para a passagem da corrente elétrica”, completa Gheller.
Se formos esquematizar como este fenômeno ocorre em escala micro (ou nano), vemos duas situações.
Na Figura “a” é possível observar que o limite de percolação não foi atingido, não se observando um caminho de pontos (cargas condutoras) contínuo em toda a área da imagem. Na Figura “b” o limite de percolação foi atingido, com a formação de um “caminho” de pontos preenchidos.
Como o ensaio de resistividade é realizado?
Em polímeros, a unidade utilizada para medida da resistência elétrica é o Ohm [Ω], sendo que, conforme a ASTM D257, ela pode ser classificada conforme a posição dos eletrodos durante a medida:
- Resistividade Volumétrica: resistência elétrica quando os eletrodos são posicionados entre duas faces opostas de uma placa plana (Ω.cm);
- Resistividade Superficial: resistência elétrica quando os eletrodos são dispostos entre dois pontos opostos de uma mesma superfície (Ω/cm2).
Assim, para a realização do ensaio de resistividade, dois eletrodos são posicionados sobre a amostra e a diferença de potencial entre os eletrodos é calculada.
“Com este valor, e considerando as dimensões da amostra e a corrente elétrica utilizada, a resistividade elétrica do polímero é calculada”, complementa o pesquisador chefe do Instituto SENAI de Inovação em Engenharia de Polímeros.
O pesquisador ressalta também que a condutividade volumétrica é o inverso da resistividade volumétrica. A Figura a seguir apresenta alguns valores típicos de resistividade elétrica em elastômeros. Os polímeros considerados condutivos deverão apresentar resistividade entre 106 e 100 Ohms-cm
Gheller ressalta também que o ambiente do ensaio de resistividade tem influência direta no resultado.
“Como o aumento da temperatura e da umidade diminuem os valores de resistividade (aumenta a condutividade elétrica), os testes elétricos deverão ser sempre efetuados em ambientes de temperatura e umidade controladas e constantes.”
Benefícios da realização do ensaio de resistividade em polímeros
O estudo das propriedades elétricas de polímeros reforçados com cargas condutoras tem sido objeto de diferentes pesquisas nos últimos anos.
Este interesse deriva do fato de que quando alguns polímeros são utilizados em dispositivos elétricos, além de boas propriedades mecânicas, também se fazem necessárias propriedades de condutividade elétrica.
“Essas propriedades são essenciais para escolher polímeros que resultem em diminuição da eletricidade estática produzida durante a utilização destes dispositivos elétricos, que pode resultar em choques elétricos, danos eletrostáticos nos componentes eletrônicos, geração de faíscas, aglomeração de pós e aderência de filmes”, salienta Gheller.
Outro exemplo da importância do ensaio de resistividade é o estudo da resistividade volumétrica em pastas condutivas e outros componentes eletrônicos. Esse ensaio pode indicar contaminação se o nível desejado de resistividade ou condutividade não for alcançado.
Assim, cabe ao ensaio de resistividade auxiliar na seleção de materiais para aplicações específicas, onde isolamento ou condutividade elétricos são características requeridas.
Para saber mais sobre polímeros em geral continue acompanhando o canal digital Mundo do Plástico.
