3D-printed electrodes dor sensing: design, characterization, and applications (2025)
- Authors:
- Autor USP: VELOSO, WILLIAM BARROS - IQ
- Unidade: IQ
- DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-29092025-151330
- Subjects: SENSORES QUÍMICOS; IMPRESSÃO 3-D; ELETRODO; LASER
- Keywords: 3D-printed electrodes; Controle local de pH; Electrochemical sensors; Eletrodos impressos em 3D; In situ pH control; IR-laser treatment; Modificação de superfície; Sensores eletroquímicos; Surface modification; Tratamento com laser infravermelho
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A impressão 3D tem revolucionado a produção de objetos tridimensionais. A deposição digitalmente controlada de material camada por camada permite uma liberdade de criação não disponível empregando métodos de fabricação tradicionais. A possibilidade de obter peças condutoras empregando matéria-prima com propriedades elétricas abriu caminho para a criação de plataformas eletroquímicas impressas em 3D para aplicações analíticas. No entanto, a pouca compreensão fundamental dos aspectos limitantes da resposta eletroquímica, devido ao foco em aplicações, restringiu-a a estudos de desenvolvimento de novos tratamentos de superfície usando plataformas impressas em 3D projetadas de forma semelhante. Esta tese apresenta uma investigação sistemática sobre o desenvolvimento e a otimização de eletrodos impressos em 3D, estruturada em quatro capítulos. O Capítulo 1 explora o efeito da combinação de ablação a laser e da ativação eletroquímica no aprimoramento do desempenho eletroquímico de eletrodos à base de carbono impressos em 3D. Os eletrodos tratados apresentaram melhor comportamento redox em relação ao par [Fe(CN)6]³-/⁴- e à oxidação de tirosina, embora o sistema apresente comportamento quase reversível. O Capítulo 2 aborda essa limitação investigando o efeito da resistência de contato elétrico em eletrodos impressos em 3D como um fator crítico que influencia a resposta eletroquímica. Os resultados experimentais apoiados por simulações por método de elementos finitos revelam o impacto da resistência de contato, levando ao desenvolvimento de uma configuração de eletrodo de baixa resistência.No Capítulo 3, a redução fototérmica de ouro usando irradiação de laser infravermelho é empregada a fim de conferir propriedades eletrocatalíticas aos eletrodos otimizados de baixa resistência. Os eletrodos modificados com Au demonstraram alta atividade eletrocatalítica em relação à oxidação da glicose em condições fortemente alcalinas (KOH 0,5 mol L-¹). Para estender a aplicabilidade a meios neutros, o Capítulo 4 apresenta um arranjo de eletrodos interdigitados impressos em 3D capaz de modular o pH local por meio da geração de OH-. Essa configuração permitiu a oxidação da glicose em ambientes não alcalinos, demonstrando que a liberdade de criação da impressão 3D pode ser explorada para aplicações eletroanalíticas específicas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 04.07.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
VELOSO, William Barros. 3D-printed electrodes dor sensing: design, characterization, and applications. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-29092025-151330/. Acesso em: 30 mar. 2026. -
APA
Veloso, W. B. (2025). 3D-printed electrodes dor sensing: design, characterization, and applications (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-29092025-151330/ -
NLM
Veloso WB. 3D-printed electrodes dor sensing: design, characterization, and applications [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 30 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-29092025-151330/ -
Vancouver
Veloso WB. 3D-printed electrodes dor sensing: design, characterization, and applications [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 30 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-29092025-151330/ - 3D-printed sensor decorated with nanomaterials by CO2 laser ablation and electrochemical treatment for non-enzymatic tyrosine detection
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