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Tese

Desenvolvimento e caracterização de laminados compósitos hierárquicos epóxi-carbono e epóxi-vidro contendo nanocelulose interfacial (2017)

  • Authors:
  • Autor USP: URIBE, BRAIAN ESNEIDER BUITRAGO - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SMM
  • Subjects: MATERIAIS COMPÓSITOS; POLÍMEROS (MATERIAIS); CELULOSE; LAMINADOS; RESINAS EPOXI
  • Keywords: Estruturas hierárquicas de reforço; Fibras de nanocelulose
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: O estudo e desenvolvimento de materiais compósitos poliméricos (PMCs) contendo estruturas hierárquicas de reforço constitui uma importante tinha de pesquisa com grande aplicabilidade nas indústrias aeroespacial, eólica, automotiva, de construção, de energia, entre outras. Recentemente, o uso de nanofases incorporadas como subestruturas hierárquicas em PMCs tomou-se uma atividade importante no âmbito da ciência e engenharia de materiais, sendo os nanotubos de carbono, junto com o grafeno, os exponentes mais representativos desse campo. Além disso, a crescente procura por baixos consumos energéticos nos processos, assim como a utilização de materiais sustentáveis que mantenham as propriedades desejadas, é condição marcante dos projetos de pesquisa desta década e deve se manter nas próximas. Nesse sentido, este estudo baseia-se na utiiização de nanoceiulose (NFC) como subestrutura hierárquica de reforço, em razão de esse material ter alta disponibilidade no meio, fácil processamento, baixo custo e baixo consumo energético na sua síntese, enquanto oferece excelentes propriedades físico-mecânicas. Para incorporar a subestrutura de reforço nos PMCs, suspensões aquosas de 0,1%p/p para NFC na forma de celulose microfibriiada (MFC) e de nanoceluiose oxidada (TOCNs) foram depositadas via imersão sobre os tecidos crus de reforço principal. Assim, conseguiu- se um arranjo tricomponente constituído por uma fíbra principal contínua, uma estrutura secundária de reforço e a matriz termorrígida de epóxi, sendo esta última incorporada pelo método de infusão de resina (RIFT). Os laminados obtidos para cada condição, diferenciados peio tipo de reforço principal (vidro ou carbono) e pelo tipo de reforço secundário (MFC ou TOCNs), foram comparados mecanicamente com as condições não tratadas com NFC, utilizando os ensaios de tração, flexão de três pontos e resistência interlaminar. A partir desses ensaios obtiveram-seincrementos notáveis de 77,49 e 74% em resistência interlaminar, resistência à flexão e tenacidade à fratura em fiexão, respectivamente, para o sistema compósito de fibras de carbono reforçado com MFC em relação à condição controle. O sistema reforçado com fibras de vidro também apresentou resultados importantes, com aumentos de 54, 42 e 98% nas propriedades mencionadas anteriormente após a incorporação da nanofase TOCNs. Os sistemas compósitos desta pesquisa foram avaliados via análise dinâmico-mecânica (DMA), técnica importante para determinar o incremento em interfacial após o tratamento com NFC as condições estudadas. A ação hierárquica da NFC, seu tamanho e sua disposição dentro de cada compósito foram evidenciados via diferentes técnicas de microscopia avançada, compreendendo a contribuição da nanofase nas propriedades das estruturas tricomponentes Utilizando microtomografia computadorizada, foi analisado o teor de fases, assim como a forma dos defeitos no interior de cada sistema compósito. Via especíroscopia de infravermelho foram determinadas as possíveis interações químicas presentes nos sistemas fibra-nanofibra. Finalmente, pesquisas complementares foram acrescentadas para entender a fundo a contribuição da nanofase no desempenho mecânico dos PMCs !aminados. Desta forma, este projeto de pesquisa apresenta-se como um aporte em um pouco explorado nacional e internacionalmente, informações úteis para o desenvolvimento da área de pesquisa, de interesse o crescimento industrial e científico do país.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 06.07.2017
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      URIBE, Braian Esneider Buitrago. Desenvolvimento e caracterização de laminados compósitos hierárquicos epóxi-carbono e epóxi-vidro contendo nanocelulose interfacial. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2017. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27012020-102201/. Acesso em: 25 abr. 2024.

    • APA

      Uribe, B. E. B. (2017). Desenvolvimento e caracterização de laminados compósitos hierárquicos epóxi-carbono e epóxi-vidro contendo nanocelulose interfacial (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27012020-102201/

    • NLM

      Uribe BEB. Desenvolvimento e caracterização de laminados compósitos hierárquicos epóxi-carbono e epóxi-vidro contendo nanocelulose interfacial [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27012020-102201/

    • Vancouver

      Uribe BEB. Desenvolvimento e caracterização de laminados compósitos hierárquicos epóxi-carbono e epóxi-vidro contendo nanocelulose interfacial [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27012020-102201/

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