Imageamento por ressonância magnética de danos e defeitos em compósitos laminados de matriz polimérica reforçados com carbono e componentes em escala real com o sensor (NMR-MOUSE)

• Processo: 14/20798-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 30 de novembro de 2014
• Vigência (Término): 29 de março de 2015
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: José Ricardo Tarpani
• Beneficiário: Carine Lourenço Alves
• Supervisor: Bernhard Blümich
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: RWTH Aachen University, Alemanha
• Vinculado à bolsa: 14/00030-0 - Ressonância magnética nuclear aplicada à inspeção não-destrutiva de laminados compósitos poliméricos para implantes cirúrgicos estruturais em humanos, BP.IC
• Assunto(s): Ensaios não destrutivos Materiais compósitos Ressonância magnética nuclear
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ensaio não destrutivo | Materiais compósitos | Nmr-Mouse | Ressonância Magnética Nuclear | Ensaio não destrutivo

Resumo

A técnica de Ressonância Magnética Nuclear possibilita a realização de imageamentos não-invasivos explorando o contraste endógeno dos materiais, independentemente da sua opacidade. Recentemente, este potencial método de inspeção não-destrutiva foi aplicado com sucesso na determinação, identificação, discriminação e quantificação de contaminantes líquidos, típicos do ambiente aeronáutico, aprisionados em células de colmeias em núcleos de painéis sanduíche estruturais confeccionados em material compósito, bem como no imageamento de umidade/água em peças de laminados fibrosos sólidos de matriz polimérica. Em ambos os casos, as amostras foram trazidas ao laboratório para serem investigadas por RMN empregando-se ondas de radiofrequência geradas no interior de volumosos e massivos magnetos estacionários. Desta forma, o desenvolvimento e a operacionalização de aparelhos portáteis de RMN podem acarretar numa alternativa para a avaliação em campo e em tempo real da integridade de estruturas aeronáuticas e eólicas feitas de materiais compósitos, e permitiriam ainda vislumbrar sua aplicação como técnica de ensaio não-destrutivo em outras áreas de altíssima responsabilidade, tais como, por exemplo, na inspeção periódica, não-invasiva, in vivo de implantes estruturais em humanos, confeccionados em compósitos poliméricos. O NMR-MOUSEÒ, ou o Explorador Móvel Universal de Superfícies, desenvolvido na universidade de Aachen na Alemanha, é um sensor RMN portátil que permite medir parâmetros de relaxação e de difusão em elementos de volume próximos a superfície de objetos sólidos de qualquer tamanho submetido localmente a campos magnéticos baixos e heterogêneos. O NMR-MOUSEÒ consiste basicamente de um magneto permanente e uma bobina de frequência arranjados de tal maneira que o sinal de RMN pode ser coletado externamente, o dispositivo no campo difuso do magneto e da bobina. Sensores como o NMR-MOUSEÒ proveem suporte suficiente para que o método seja potencialmente útil na avaliação de danos e fraturas em materiais compósitos de matriz polimérica reforçada por fibras e empregados tanto na indústria de construção aeronáutica como na forma de biomateriais para implantes em seres humanos. O NMR-MOUSE" resulta em imagens de boa definição devido a seus altos gradientes e tempos de eco excepcionalmente curtos que podem ser usados na mensuração de decaimentos de relaxação transversais. O principal objetivo deste projeto BEPE-FAPESP é o de avaliar a habilidade e a capacidade do NMR-MOUSEÒ para indicar, localizar, qualificar e quantificar danos e fraturas em laminados compósitos sólidos de matrizes termorrígida e termoplástica reforçados com fibra de carbono, usados não apenas na fabricação de implantes estruturais em humanos (ensaios em via úmida), mas também em componentes estruturais aeronáuticos (ensaios em via seca). Para isso, diversos corpos de prova e peças estruturais compósitas em escala foram manufaturados no Brasil, tendo alguns deles já sido examinados pela candidata BEPE-FAPESP através de técnicas da imageamento por RMN durante seu primeiro semestre de atividades pelo correspondente Programa de Iniciação Científica-FAPESP, e serão levados pela mesma a Universidade de Aachen na Alemanha. Faz parte também dos planos da candidata conseguir, num futuro próximo, uma posição de Doutoranda no Grupo de Pesquisa em Química Macromolecular liderada pelo professor Bernhard Blümich na Universidade de Aachen, abrindo assim a oportunidade para o estabelecimento de um programa de cooperação profícuo e de longo prazo entre a RWTH-Aachen e a sua instituição de origem (EESC-USP), representada pelo Grupo de Materiais Compósitos Estruturais e Inspeção Não-Destrutiva coordenado pelo seu supervisor original, Professor Associado 2 José Ricardo Tarpani. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ALVES, CARINE L.; OLIVEIRA, JANETE S.; TANNUS, ALBERTO; TARPANI, ALESSANDRA CRISTINA SOARES P.; TARPANI, JOSE R.. Detection and Imaging of Damages and Defects in Fibre-Reinforced Composites by Magnetic Resonance Technique. MATERIALS, v. 14, n. 4, FEB 2021. (14/20798-0, 16/06009-8)