Bio-inspired materials derived from cellulose nanocrystals for anti-counterfeiting systems - Rodrigues, Joana Soares (2022)
O comércio de contrafações num número crescente de indústrias tornou-se um grave problema na sociedade atual, pondo em risco a saúde e segurança pública. Recentemente, o estudo de materiais baseados em nanocristais de celulose tem gerado muito interesse por parte da comunidade científica, dado que estes materiais ecológicos apresentam propriedades únicas adequadas para aplicações fotónicas e de anti-contrafação. Filmes sólidos produzidos a partir de suspensões aquosas liotrópicas de nanocristais de celulose (CNCs) podem reter o arranjo colestérico, exibindo cores estruturais e outras propriedades óticas notáveis como iridescência, reflexão seletiva de luz circularmente polarizada à esquerda e transmissão seletiva de luz circularmente polarizada à direita, assemelhando-se ao que é encontrado na cutícula de certos insetos e frutos. Estas propriedades biomiméticas dos CNCs têm grande potencial para serem usadas para encriptação ótica como medida de anti-contrafação, com a iridescência garantindo uma forma de autenticação visível, e a reflexão de luz circularmente polarizada à esquerda oferecendo um nível adicional de encriptação invisível. O principal objetivo deste trabalho é a produção de filmes nanocompósitos compostos por CNCs e hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) que apresentem propriedades óticas adequadas para serem utilizados como elementos de segurança em sistemas de anti-contrafação. Os efeitos da concentração de CNCs e do tempo de hidrólise ácida na formação da fase colestérica e nas propriedades óticas de filmes gota sólidos foram primeiramente investigados em reações de “scale-up”, revelando que um aumento de concentração de CNCs resulta numa alteração das cores refletidas pelos filmes para a zona do vermelho do espectro visível. Foram produzidos filmes nanocompósitos com diferentes rácios CNCs/HPMC, e foi realizado um estudo sobre a influência do contra-ião dos CNCs nestes filmes. Verificou-se que a adição de pequenas quantidades de HPMC às suspensões líquidas cristalinas induzia uma alteração das cores refletidas pelos filmes para a zona do vermelho, enquanto que incrementos acima de 5 wt. % de HPMC geravam uma alteração para a zona do azul, mantendo a organização estrutural e melhorando a flexibilidade dos filmes. Estes resultados sugerem uma abordagem inovadora para usar materiais naturais em dispositivos de segurança, com a possibilidade de manipulação das propriedades óticas usando quantidades mínimas de material.