Publicação: A influência do buckypaper de grafeno, nanotubos de carbono e híbrido nas propriedades mecânicas do compósito PAEK/Fibra de carbono
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Data
Autores
Orientador
Santos, Luis Felipe de Paula
Coorientador
Botelho, Edson Cocchieri 
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia de Materiais - FEG
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Os compósitos consistem na união de dois ou mais materiais, resultando em um material com
elevada razão rigidez/resistência e baixa massa específica. O compósito polimérico se
destaca na indústria aeroespacial devido às suas elevadas propriedades mecânicas e a
facilidade de moldá-lo em formas mais complexas. Com o intuito de otimizar as propriedades,
a incorporação de nanopartículas tem se destacado. Neste trabalho, mantas eletrofiadas de
poli (éter imida) (PEI) a partir da técnica de eletrofiação foram utilizadas como substrato para
sustentação dos buckypapers (BP) de nanotubos de carbono (CNTs), de grafeno e híbrido,
ambos processados via filtragem a vácuo, sendo as respectivas morfologias caracterizadas a
partir da microscopia eletrônica de varredura. Os polímeros e semipregs utilizados para o
processamento dos compósitos foram analisados a partir das técnicas de termogravimetria
(TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e os parâmetros de processamento foram
definidos a partir dos resultados obtidos. As mantas eletrofiadas de PEI apresentam
homogeneidade em sua morfologia e isenção de defeitos como gota e gota explodida. A
morfologia dos BPs evidenciam que as nanopartículas foram dispersas de forma adequada,
sem a presença de aglomerados. Os filmes obtidos apresentam a porosidade característica
deste material e, aparentemente, a ultrassonificação não ocasionou danos às estruturas das
nanopartículas. A partir dos resultados provenientes das análises térmicas e das informações
disponíveis em literatura, o ciclo de processamento dos compósitos via moldagem por
compressão a quente foi definido. Além disso, foram realizados os ensaios mecânicos:
Interlaminar Shear Strength (ILSS), Compression Shear Test (CST) e excitação por impulso.
Logo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência dos buckypapers produzidos nas
propriedades mecânicas do compósito PAEK/FC. Por fim, o ensaio de excitação por impulso
demonstrou que o material com buckypaper híbrido apresentou o maior módulo de
elasticidade se comparado aos demais materiais analisados. Já no ensaio de DMA, o os
buckypapers não influenciaram de forma significativa nas propriedades viscoelásticas do
material, esta característica não está de acordo com os resultados encontrados em outros
trabalhos da literatura. Por fim, os ensaios de ILSS e CST demonstram que o buckypaper
prejudicou o comportamento mecânico do material puro. Tal fato, pode estar relacionado
com a baixa adesão entre o BP e a matriz, como visto nas análises fractográficas
Resumo (inglês)
Composites are made up of the union of two or more materials associating the best properties
of each constituent and therefore results in a high performance material. The polymeric
composite has an important role in the aerospace industry due to its high mechanical
properties and the ease of molding this material into more complex shapes. In this context,
in order to further optimize properties, nanostructured composites have emerged, i.e.,
composites in which at least one of its constituents is on a nanometer scale. To facilitate the
handling of buckypapers, electro-woven poly(ether imide) (PEI) blankets were processed
from the electro-spinning technique and, subsequently, were used in the processing of carbon
nanotube (CNTs), graphene and hybrid buckypapers (BP), both processed via vacuum
filtration and their morphologies characterized from scanning electron microscopy. The
polymers and semipregs used for processing the composites were analyzed from the
techniques of thermogravimetry (TGA) and differential exploratory calorimetry (DSC) and
the processing parameters were defined from the results obtained. The electro-woven PEI
mats show homogeneity in their morphology and freedom from defects such as drop and
exploded drop. The morphology of the BPs shows that the nanoparticles were dispersed
adequately, without the presence of agglomerates. The films obtained present the
characteristic porosity of this material and, apparently, the ultrasonication did not cause
damage to the nanoparticles structures. Based on the thermal analysis results and on the
information available in literature, the processing cycle of the composites via hot
compression molding was defined. In addition, the following mechanical tests were
performed: Interlaminar Shear Strength (ILSS), Compression Shear Test (CST) and impulse
excitation. Therefore, the objective of this work was to evaluate the influence of the produced
buckypapers on the mechanical properties of the PAEK/FC composite. Finally, the impulse
excitation test showed that the material with hybrid buckypaper had the highest modulus of
elasticity compared to the other materials analyzed. In the DMA test, buckypapers did not
significantly influence the viscoelastic properties of the material, which is not in agreement
with the results found in other works in the literature. Finally, the ILSS and CST tests show
that buckypapers impaired the mechanical behavior of the pure material. Such fact, may be
related to the low adhesion between the BP and the matrix, as seen in the fractographic
analyses.
Descrição
Palavras-chave
Compósitos, Polímeros, Nanotubos de carbono, Graphene, Buckypaper, Compósitos nanoestruturados, Compósitos poliméricos, Composites, Polymers, Carbon nanotubes, Grafeno
Idioma
Português
