Produção e caracterização de compósitos híbridos resina epoxídica-nanoplacas de grafeno-fibra de carbono
| dc.contributor.advisor | Oliveira, Ivone Regina de | |
| dc.contributor.author | Donda, Giovanni Moreira | |
| dc.contributor.coadvisor | Ortega, Fernando dos Santos | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Passador, Fábio R. | |
| dc.contributor.referee | Nono, Daniel Alessander | |
| dc.contributor.referee | Liu, Yao Cho | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-21T14:14:24Z | |
| dc.date.available | 2024-10-21T14:14:24Z | |
| dc.date.issued | 2024-06-05 | |
| dc.description.abstract | O uso de materiais relacionados ao grafeno (MRG) como reforço em matrizes poliméricas tem se tornado bastante promissor para a produção de nanocompósitos com propriedades físico-químicas e mecânicas aprimoradas. No setor aeronáutico, o uso de compósitos reforçados com fibras de carbono (CRFC) está em ascensão devido às suas propriedades mecânicas notáveis e flexibilidade no design de peças complexas. Nesse cenário, destaca-se o uso de nanoplacas de grafeno (GNP) e fibra de carbono (FC) como reforços em resinas epoxídicas dado ao aumento da tenacidade à fratura. Assim, este estudo teve como objetivo produzir nanocompósitos à base de resina epoxídica e GNP avaliando diferentes processos de mistura e a influência do teor de GNP adicionado nas propriedades da resina a fim de determinar as melhores condições para a produção de compósitos laminados híbridos reforçados com FC. A caracterização das GNP revelou a sua organização em padrões regulares de empilhamento de nanoplacas, apresentando multicamadas na presença de poucos defeitos. A caracterização dos nanocompósitos quanto ao processo de mistura mostrou que a dispersão por ultrasonicação permitiu uma maior dispersão de GNP na resina, reduzindo aglomerados e aumentando a homogeneidade, sem afetar a estrutura química da resina epoxídica, indicando uma melhor incorporação do nanoreforço na matriz termorrígida. Os ensaios mecânicos de resistência à tração dos nanocompósitos mostraram que embora o módulo de elasticidade não tenha variado significativamente, a ultrasonicação proporcionou um aumento na resistência à fratura, apesar de pequenas variações na tensão de ruptura e na deformação específica de ruptura. A dispersão homogênea de GNP por ultrasonicação contribuiu para melhorar a resistência geral do material, evidenciada pelas micrografias de fratura. Os compósitos laminados híbridos reforçados com FC produzidos pelo processo de Hand Lay-Up (laminação manual) apresentaram queda na resistência mecânica do material com a adição de GNP, indicando que as nanoplacas de grafeno podem ter atuado como concentradores de tensão, reduzindo a tensão de ruptura do compósito | |
| dc.description.abstract2 | The use of graphene-related materials (GRM) as reinforcement in polymeric matrices has become highly promising to produce nanocomposites with improved physicochemical and mechanical properties. In the aerospace sector, the use of carbon fiber reinforced composites (CFRP) is on the rise due to their remarkable mechanical properties and flexibility in designing complex parts. In this scenario, the use of graphene nanoplatelets (GNP) and carbon fiber (CF) as reinforcements in epoxy resins stands out due to their susceptibility to fracture. This study aimed to produce epoxy resin-based nanocomposites with GNP, evaluating different mixing processes and the influence of the added GNP content on resin properties to determine the best conditions for producing carbon fiber-reinforced hybrid composite laminates. Characterization of GNP powder revealed its organization in regular nanoplatelet stacking patterns, exhibiting multilayers with few defects. Characterization of nanocomposites regarding the mixing process showed that ultrasonication dispersion allowed for better dispersion of GNP in the resin, reducing agglomerates and increasing homogeneity without affecting the epoxy resin's chemical structure, indicating a better incorporation of the reinforcement in the polymer matrix. Tensile tests of the nanocomposites revealed that although the modulus of elasticity did not vary significantly, ultrasonication provided an increase in fracture resistance, despite slight variations in ultimate tensile strength and deformation at break. The homogeneous dispersion of GNPs through ultrasonication contributed to overall material strength improvement, as evidenced by fracture micrographs. The hybrid laminated composites reinforced with carbon fibers produced by the Hand Lay-Up process (manual lamination) exhibited a decrease in the material's mechanical strength with the addition of GNP, indicating that GNP may have acted as stress concentrators, reducing the composite's breaking stress. | |
| dc.description.physical | 80 f. | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | DONDA, Giovanni Moreira. Produção e caracterização de compósitos híbridos resina epoxídica-nanoplacas de grafeno-fibra de carbono . São José dos Campos, SP, 2024. 80 f.; PDF. Dissertação (Mestrado Profissional em Processamento de Materiais) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos/SP, 2024. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/404 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | Univap | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Mestrado Profissional em Processamento de Materiais | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Materiais compostos | |
| dc.subject.keyword | Fibras de carbono | |
| dc.subject.keyword | Compósitos híbridos | |
| dc.subject.keyword | Nanoplacas de grafeno | |
| dc.subject.keyword | Resina epoxídica | |
| dc.title | Produção e caracterização de compósitos híbridos resina epoxídica-nanoplacas de grafeno-fibra de carbono | |
| dc.title.alternative | Production and characterization of epoxy resin-graphene nanoplatelets-carbon fiber hybrid composites | |
| dc.type | Dissertação | |
| dc.type.masterDegree | Mestrado Profissional |