Obtenção e caracterização de compósitos de fibras de carbono recobertos com nitreto de silício para aplicações espaciais

Abstract

This work refers to the processing and surface treatment of thermoplastic composites for space applications. After the composites processing, the silicon deposition on its surface was conducted by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). The following step was to perform the Plasma Immersion Ion Implantation (PIII) on the deposited silicon to create a silicon nitride layer. After this treatment, the characterization of the samples was performed on untreated and treated samples for comparison. Several characterization techniques were conducted, such as: Optical Microscopy, Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), X-ray Diffraction (XRD), Nanoidentation and Scratching. Through the analysis of all the characterizations, it was concluded that it is possible to achieve a silicon nitride layer on the PPS/CF composite without damage it. Concerning the application of this material at space environment (low orbit), this result is fundamental and innovator in an international scenario.

Este trabalho refere-se ao processamento e tratamento superficial de compósitos termoplásticos (PPS/FC) para aplicações aeroespaciais. Após a produção dos compósitos termoplásticos por meio de moldagem por compressão a quente, foi realizada uma deposição de silício em sua superfície utilizando a Deposição Química em Fase de Vapor assistida a Plasma (PECVD). Em seguida, realizou-se o tratamento de Implantação Iônica por Imersão em Plasma (IIIP) nas amostras recobertas com silício para a criação da camada de nitreto de silício. Posteriormente, foram realizadas caracterizações das amostras tratadas e não tratadas, por meio das técnicas de: microscopia óptica, microscopia de força atômica, difração de raios-x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x, nanoindentação e nano-scratching. Por meio da análise de todas as caracterizações, concluiu-se que é possível obter uma camada de nitreto de silício sobre o compósito de PPS/FC sem danifica-lo. Este resultado é um passo fundamental e inovador, no cenário internacional, no que diz respeito à aplicação deste material em um ambiente espacial (baixa órbita).