Nanomembranas interlaminares para compósitos de alto desempenho
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Alexandre Carlos Eduardo
Marcos Pinoti Barbosa
Marcos Pinoti Barbosa
Resumo
Neste estudo, procurou-se investigar o processo de síntese de nanomembranas e sua incorporação em compósitos laminados. As nanomembranas foram geradas utilizando a técnica de electrospinning. O PVA foi utilizado nos estudos preliminares e o PA-66 nos estudosdas influências dos parâmetros operacionais (concentração do polímero, diferença de potencial elétrico aplicada, vazão da solução, distância entre ponta da agulha e o coletor) na morfologia das nanofibras. Outro parametro estudado foi o efeito da adição de nanopartículas (grafeno) na morfologia das nanofibras. Os resultados demonstraram que, para o PA-66, o diâmetro médio das nanofibras é diretamente proporcional à vazão, à concentração do polímero e à diferença de potencial elétrico aplicada. A adição de nanopartículas de base carbono fez com que o diâmetro médio das nanofibras aumentasse. Os diâmetros médios para as concentrações de grafenode 0%, 1%, e 2% variaram de 57 nm (0%) at´e 141 nm (2%). É importante salientar que os diâmetros médios das nanofibras obtidas estão 37% menores que aqueles reportados na literatura.As nanofibras dopadas com grafeno foram incorporadas a compósitos laminados de fibra de carbono e epóxi por meio do processo de hand lay-up. Os ensaios de flexão de três pontos mostraram um decréscimo da tensão máxima de flexão com a adição das nanomembranas. Umadas hipóteses para tal fato é a possibilidade da nanomembrana ter agido como um filtro, o que gerou a formação de vazios interlaminares.
Abstract
This investigation deals with the synthesis of polymeric nanomembranes and their application to laminated composites. The nanomembranes were generated using the electrospinningtechnique. PVA was employed during the preliminary studies, while PA-66 was used for the parametric study (polymer concentration, applied tension, solution flow rate, gap between needle and target) and nanofibers incorporation to the carbon fiber/epoxy composite. An additional investigated parameter was the graphene effect into nanofiber diameter. Obtained data showed that, for the PA-66, the average diameter is directly proportional to polymeric concentration, flow rate, and applied tension. The addition of graphene led to an increase of averagediameter. The average diameters for graphene concentrations of 0 wt%, 1 wt% and 2 wt% ranged from 57 nm (0 wt%) to 141 nm (2 wt%). Moreover, the average diameters were 37% smaller than the one reported into literature. The nanofibers/nanomembranes were incorporatedto carbon fiber/epoxy laminates by hand lay-up. Three point bending tests demonstrated a decrease on flexural strength due to the nanomembrane addition. One possible explanation for such behavior is the filter effect, which can lead to interlaminates void formation.
Assunto
Engenharia mecânica
Palavras-chave
Compósitos, Electrospinning, Nanomembranas, Nanofibras, Grafeno