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Avaliação do potencial auto-regenerativo de um ionômero termoplástico mecanicamente danificado em temperatura ambiente

Processo: 14/25031-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2015
Vigência (Término): 31 de maio de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:José Ricardo Tarpani
Beneficiário:Karen Saori Morioka
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/14702-2 - Inspeção por termografia infravermelha após impacto balístico de laminados de matriz polimérica reforçados com fibras de carbono e projetados para comportamento auto-regenerável, BE.EP.IC
Assunto(s):Danos mecânicos   Acidente aeronáutico   Temperatura ambiente   Resinas epoxi   Ionômeros   Termoplásticos   Detecção de falhas   Experimentação   In situ

Resumo

Nos últimos anos tem havido um forte interesse nos polímeros termoplásticos com potencial autorregenerativo (self-healing thermoplastic polymers), os quais, após sofrerem algum tipo de dano mecanicamente induzido, se auto-reparam como decorrência de mecanismos de rearranjos macromoleculares disparados pela própria energia aportada ao material no evento de sua danificação (ex., impacto, puncionamento, riscamento), ou então pela entrega, via fonte externa, de suficiente quantidade de energia ao material previamente danificado. Desta forma, poder-se-ia vislumbrar a extensão da vida-útil de componentes e estruturas de engenharia por intermédio do emprego destes polímeros especiais, os quais poderiam ser reparados in situ, estivessem eles na forma pura (monolítica) ou então como matrizes de compósitos fibrosos. Nesta proposta de pesquisa o ionômero copolímero de Etileno/Ácido Metacrílico (E/MAA) será empregado na forma pura (como adesivo) na união de juntas sobrepostas de laminados compósitos de matriz de resina epóxi reforçados com fibras de carbono. Os espécimes serão submetidos a carregamento em flexão monotônica quase-estática em temperatura ambiente de modo a serem danificados sem aportes significativos de energia de fratura (diferentemente dos ensaios balísticos em que a fricção entre projétil metálico e o alvo polimérico geram temperaturas locais em excesso, superando a temperatura de fusão do ionômero), e subsequentemente condicionados térmica e/ou mecanicamente, ou mesmo mantidos em condições ambientais de laboratório por relativamente longos tempos, para a ativação, a posteriori, dos mecanismos de autorregeneração do ionômero termoplástico. A verificação da ocorrência e do grau de autorreparo do copolímero E/MAA será realizada por intermédio de inspeções periódicas não-destrutivas (visual, ultrassom e correntes parasitas), através da comparação entre resultados de ensaios de flexão (em termos de módulo de elasticidade e resistência máxima) das juntas virgens e daquelas danificadas e subsequentemente condicionadas, bem como recorrendo-se à análise final de falha dos espécimes ensaiados. A meta principal do trabalho é, portanto, buscar, via inspeção não-destrutiva, experimento mecânico e análise de falha, evidências claras e inequívocas quanto ao verdadeiro potencial regenerativo autônomo do ionômero E/MAA danificado em evento não balístico.