Processamento e caracterização de compósitos termoplásticos multifuncionais reforçados com fibras de carbono e buckypapers de nanotubos de carbono

Autor(es)

Luis Felipe de Paula Santos

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Guaratinguetá. 2022-01-06.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá
• Data de defesa: 2021-12-01
• Orientador: Edson Cocchieri Botelho; Michelle Leali Costa; Bruno Ribeiro

Resumo

A área de compósitos multifuncionais encontra-se em constante expansão e sua utilização permite a concepção de materiais que não tenham somente a função de suporte mecânico, mas que também apresentem melhorias térmicas, elétricas, magnéticas, dentre outras. Além disso, é essencial que o compósito obtido promova uma redução da massa e de volume do sistema aumentando, assim, sua eficiência. O presente trabalho tem como objetivo processar e caracterizar buckypapers (BPs) de nanotubos de carbono carboxilados com e sem adição de mantas de poli (éter imida) (PEI), bem como avaliar sua influência nas propriedades térmicas e mecânicas de compósitos termoplásticos reforçados com fibras de carbono. Os resultados provenientes das análises de microscopia eletrônica de varredura, porosimetria, difratometria de Raios-X (DRX) e espectroscopia Raman evidenciaram uma estrutura altamente porosa para o BP e a potência utilizada na ponteira ultrassônica, não causaram danos significativos na estrutura cristalina dos nanotubos de carbono. A partir da avaliação da influência da incorporação de BP no comportamento térmico, foi constatado que houve um aumento na estabilidade térmica do compósito de PEI/Fibra de carbono (CF). Para o poli (aril éter cetona) (PAEK)/CF, a adição de BP com manta de PEI (BP-CM) não influenciou significativamente em sua estabilidade térmica. Porém, ao se adicionar BP sem manta (BP-SM), ambos os compósitos apresentaram uma redução em suas propriedades térmicas. Considerando os compósitos de PAEK, verificou-se que os BP-SM promoveram uma redução da temperatura de fusão (Tm) e de cristalização (TC) dos laminados, enquanto que para os laminados de BP-CM foi apenas observada a redução da TC. A partir das análises dinâmico-mecânicas realizadas observou-se que a adição do BP-CM promoveu um aumento da flexibilidade em ambos os compósitos avaliados. Por fim, a adição de BP promoveu uma redução da resistência interlaminar em modo-I (GIC), logo uma menor dissipação de energia, menor rugosidade e uma menor quantidade de micro mecanismos da fratura foram observados. Por outro lado, em modo-II um aumento da resistência interlaminar (GIIC) foi observada, indicando que os nanotubos de carbono atuaram como “pontes”, gerando, assim, um aumento da energia dissipada, da formação de mecanismos de danos e da rugosidade. Este comportamento foi observado tanto em condições estáticas quanto dinâmicas. (AU)

• Processo FAPESP: 18/07867-3 - Processamento e caracterização de compósitos termoplásticos multifuncionais reforçados com fibras de carbono e buckypaper de nanotubos de carbono
• Beneficiário: Luis Felipe de Paula Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado