PPG - Engenharia e Ciência dos Materiais

URI Permanente para esta coleção

Navegar

Submissões Recentes

Agora exibindo 1 - 5 de 220
  • Item
    Acesso aberto (Open Access)
    Avaliação da influência de diferentes matrizes termoplásticas semicristalinas nas propriedades de fadiga de compósitos reforçados com fibras de carbono
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-29) Moraes, Dijan Vinicius Osti de [UNIFESP]; Rezende, Mirabel Cerqueira [UNIFESP]; Magnabosco, Rodrigo; http://lattes.cnpq.br/0327037150655150; http://lattes.cnpq.br/3744737176516322; http://lattes.cnpq.br/2110204498210211
    Os compósitos poliméricos reforçados com fibra de carbono (FC) dominam o segmento dos materiais compósitos estruturais, tanto em quantidade quanto em custo. Atualmente, nessa área, há grandes esforços para substituir gradativamente o uso de compósitos de matriz termorrígida reforçada com FC por matrizes termoplásticas, em diferentes usos tecnológicos, até mesmo em componentes com grande reponsabilidade agregada, como no setor aeronáutico. As matrizes termoplásticas apresentam algumas vantagens, como menor custo de manufatura, maior tenacidade à fratura, boa resistência ao impacto, além da possibilidade de reciclagem. Quando em uso, os materiais ficam sujeitos a tensões dinâmicas e flutuantes, com a possibilidade de falhas por fadiga, sendo que esse tipo de falha, decorrente de carregamentos cíclicos, uma das principais causas de perda de componentes. Todavia, a literatura mostra um reduzido número de estudos abordando as propriedades cíclicas de compósitos com matriz termoplástica, ao contrário do observado para materiais metálicos e compósitos termorrígidos. Assim, este estudo visa contribuir nessa área com o estudo da influência de três diferentes matrizes termoplásticas de engenharia, poli(sulfeto de p-fenileno) (PPS), polieteretercetona (PEEK) e poliariletercetona (PAEK), na vida em fadiga de compósitos termoplásticos reforçados com o mesmo tipo de reforço em FC. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que a matriz influenciou as propriedades estáticas dos compósitos, principalmente a rigidez, destacando o compósito de FC/PEEK com maior rigidez (42,3 ± 0,5 GPa) e o de FC/PPS com o menor desvio padrão na resistência em tração (599 ± 12 MPa), mostrando maior previsibilidade das propriedades mecânicas estudadas. A matriz também influenciou os ensaios de fadiga. Nesse caso, o laminado de FC/PAEK apresentou a menor dispersão dos resultados, sugerindo maior previsibilidade e o de FC/PEEK exibiu a maior resistência à fadiga em relação ao de FC/PPS. Os limites de fadiga variaram de 405 a 455 MPa para o laminado de FC/PPS e de 410 a 460 MPa para o de FC/PEEK, com o de FC/PAEK necessitando de mais testes para determinar o seu limite. Em termos de queda de resistência sob carga cíclica, o compósito de FC/PEEK apresentou a menor redução, mantendo de 73 a 83% da sua resistência estática, enquanto o de FC/PPS variou entre 67 e 76% e o de FC/PAEK apresentou a maior queda. As análises fractográficas evidenciaram que os três compósitos apresentaram ótima adesão reforço-matriz, sem delaminação ou arrancamento de fibras após os ensaios mecânicos, garantindo a transferência de esforços da matriz para o reforço.
  • Item
    Acesso aberto (Open Access)
    Síntese de poli(acrilato de hidroxietil caprolactona-co-metacrilato de metila)-g-pululana via polimerização em emulsão para produção de polímeros biodegradáveis
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-17) Santos, Samuel Augusto dos [UNIFESP]; Oliveira, Maurício Pinheiro de [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9091349305586921; http://lattes.cnpq.br/3912276542232842
    A síntese de copolímeros biodegradáveis em meio disperso, a partir de macromonômeros de ɛ-caprolactona e seus derivados é atraente em função da biocompatibilidade, biodegradabilidade e por apresentarem propriedades térmicas e mecânicas importantes para aplicações no segmento agroindustrial. Diante disso, copolímeros de poli(acrilato de hidroxietil caprolactona-co-metacrilato de metila)-g-pululana (poli(HECLA-co-MAM)-g-Pull) foram desenvolvidos por meio da técnica de polimerização em emulsão por semente in situ para obtenção de nanopartículas poliméricas (NPs) em dispersão aquosa e degradáveis. Inicialmente, foi determinado o tempo ótimo de hidrólise da Pull (redução da massa molar) em meio ácido para posterior estabilização das NPs. Na segunda etapa, foi estudado o efeito da concentração dos monômeros de HECLA e MAM, na presença da Pull como estabilizante polimérico, visando encontrar a melhor relação monomérica e as melhores condições de processo para obter NPs estáveis. Os látexes e os copolímeros foram avaliados em relação à conversão global, propriedades coloidais (diâmetro de partícula, tensão superficial, pH, potencial zeta, estabilidade coloidal), ângulo de contato, absorção de água, propriedades térmicas e propriedades mecânicas. Os resultados obtidos comprovaram que foi possível obter látexes de poli(HECLA-co-MAM)-g-Pull, onde o tempo de hidrólise ótimo da Pull foi igual a 30 min para obtenção de látexes estáveis. Além disso, foi verificado que o aumento da fração monomérica de HECLA resultou em látexes com menor estabilidade coloidal, sendo necessário o ajuste do pH para manter as NPs estáveis (látex Pull-30-H100). No estudo de degradação dos polímeros via úmida foi verificado que a degradação máxima do copolímero foi igual a 55 % e que a biodegração foi dependente da concentração de HECLA utilizada. Por fim, foi comprovada a degradação dos filmes poliméricos (Pull-30-H90, Pull-30-H95 e Pull-30-H100) em solo agrícola para diferentes tempos de ação dos microrganismos nos filmes poliméricos. Portanto, foi possível desenvolver NPs estáveis e polímeros biodegradáveis a partir da técnica de polimerização em emulsão por semente in situ e na presença de uma mistura entre o emulsificante aniônico e a Pull como estabilizante.
  • Item
    Acesso aberto (Open Access)
    Análise da deformação de ferramental de montagem de asa por dilatação térmica resultante da variação de temperatura
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-10) Silva, Fabrício [UNIFESP]; Travessa, Dilermando Nagle [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9887081576919853; http://lattes.cnpq.br/9878782589159763
    A montagem de grandes componentes aeronáuticos em ambientes com temperaturas não controladas é um desafio enorme para a engenharia, tanto de manufatura quanto de projeto de ferramentais e de produto. Nos últimos anos, pressões por aumentos na eficiência, produtividade, qualidade e desempenho dos produtos levaram a mudanças nos requisitos de montagem, particularmente nas tolerâncias dimensionais que são cada vez menores. Em componentes de grandes dimensões como asas, o problema se agrava. A partir da análise de relatórios de conformidade de produção, tanto do produto quanto de ferramental, foi observado que não conformidades relativas ao assentamento das peças nas superfícies do ferramental, ao posicionamento de furos, entre outros problemas geométricos, estavam ocorrendo de maneira intermitente e variável. Apesar do grande número de variáveis envolvidas, da presença de metais dissimilares, e da complexidade da montagem que envolve dezenas de peças, foi identificado que variações na temperatura poderiam contribuir significativamente com estas não conformidades. Estas variações de temperatura se referem especificamente ao ambiente do hangar de montagem e devem ser observadas em pelos menos três aspectos: heterogeneidades (variação) de temperatura dentro do hangar, horizontais e principalmente verticais, variações de temperatura ao longo do dia, e variações de temperatura ao longo do ano. O presente trabalho constatou, a partir de medições térmicas e dimensionais no ferramental de montagem do caixão central de asa de uma aeronave comercial, e do método de elementos finitos (MEF), a ocorrência de variações de temperatura de até 12 °C entre base e viga superior do ferramental, que foram correlacionadas às deformações na estrutura metálica. Os deslocamentos medidos com os sistemas tridimensionais, e validados após processamentos matemáticos, foram utilizados como referência para criar o modelo computacional pelo método dos elementos finitos. O modelo (MEF) aplicado apresentou resultados adequados ao modelo físico medido, provando estar de acordo com as condições de contorno, e podendo ser utilizado como referência para desenvolvimentos futuros ainda na fase de projeto e análise de ferramentais em condições similares.
  • Item
    Acesso aberto (Open Access)
    Estudo de compósitos envolvendo pedot:pss para aplicação em aço ca 50 na forma de revestimentos anticorrosão
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-15) Lima, Rafaela Ukrainski Tosta [UNIFESP]; Philadelphi, Laura Oliveira Péres [UNIFESP]; Silva, Ricardo Alexandre Galdino [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/6350523822780669; http://lattes.cnpq.br/7511492642565571; http://lattes.cnpq.br/4614481983411925
    A corrosão é um fenômeno prevalente em armaduras de concreto armado, resultando em uma considerável perda de resistência à tensão nas estruturas. Isso as torna mais frágeis e menos eficientes para diversas aplicações. Este estudo visa investigar a formação de um compósito envolvendo o polímero poli (3,4-etileno dioxitiofeno) combinado com poli(estirenossulfonato) (PEDOT:PSS) e nanopartículas de cobre (CuNPs) como meio de proteção para as armaduras de concreto armado, visto que elas possuem ação microbiológica agindo assim como agente de proteção contra corrosão microbiana. Os materiais foram submetidos a análises utilizando técnicas como espectroscopia UV-visível, análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS), espalhamento dinâmico de luz (DLS) e difração de raios X (DRX). A caracterização do aço CA50 envolveu DRX, microscopia óptica, MEV e medidas eletroquímicas de polarização linear após 2 ou 24h de imersão em eletrólito. Diferentes eletrólitos foram empregados para simular as condições de águas de poro presentes no interior do concreto. As análises por Uv-visível das nanopartículas revelaram uma banda característica entre 550 e 600 nm. A análise por DLS indicou um raio hidrodinâmico das CuNPs variando entre 84 e 356 nm. O revestimento do aço CA50 com o compósito foi realizado em diferentes concentrações do polímero PEDOT:PSS. A polarização linear foi empregada para determinar a taxa de corrosão, revelando que o compósito com a maior adição do polímero foi o revestimento mais eficaz na diminuição da taxa de corrosão. Observou-se que este compósito é mais eficiente do que o revestimento feito apenas com epóxi
  • Item
    Embargo
    Estratégias de polimerização em emulsão para obtenção de látexes estireno-acrílico carboxilado. efeito do tipo e da concentração dos emulsificantes reativos nas propriedades coloidais e de aplicação em tintas imobiliárias
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-02) Rodrigues, Isabelle Christine Zavecz [UNIFESP]; Oliveira, Maurício Pinheiro [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9091349305586921; http://lattes.cnpq.br/1620542761578473
    O uso de emulsificantes reativos ou polimerizáveis em formulações de látexes estireno-acrílico tem crescido, em decorrência da necessidade de melhorar as propriedades coloidais e de aplicação dos látexes, especialmente quando utilizados como ligantes na fabricação de tintas imobiliárias. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar diferentes estratégias de polimerização em emulsão, para produzir látexes estáveis de poli(estireno-co-acrilato de butila-co-ácido acrílico-co-acrilamida) - poli(Es/ABu/AA/AM) na presença dos emulsificantes reativos: aniônico fosfatado (Maxemul™ 6106), não-iônico (Maxemul™ 5010) e a combinação deles com o emulsificante aniônico convencional (Dowfax™ 2A-1). Partindo de uma composição monomérica padrão (Es/ABu/AA/AM; 50,4/46,7/2,0/0,8 % m/m), foram avaliadas diferentes estratégias de polimerização (efeito da massa molar, tipo de monômero, tipo de emulsificante, concentração de emulsificante e processo de polimerização), a fim de entender o efeito dos emulsificantes reativos e encontrar as melhores condições de processo. Os látexes obtidos foram caracterizados em relação a estabilidade coloidal, diâmetro médio de partícula, pH, potencial zeta e viscosidade. Os copolímeros foram caracterizados em relação à massa molar, absorção de água do filme e propriedades térmicas. Látexes estáveis e com baixa concentração de coágulos foram obtidos na presença dos emulsificantes reativos. A melhor estratégia de polimerização foi a combinação entre: a semente obtida in-situ com um agente de transferência de cadeia, um emulsificante aniônico convencional na carga do reator e os emulsificantes reativos na pré-emulsão. Com essa estratégia de polimerização foi possível obter látex estável, com baixa concentração de emulsificante (redução de 40%), baixa concentração de coágulos (<165 ppm), boa estabilidade à eletrólitos, diâmetro de partícula igual a 103 ± 5 nm e propriedades de aplicação superiores aos látexes obtidos com os emulsificantes convencionais. Os látexes com as melhores propriedades coloidais foram avaliados em formulações de tintas imobiliárias a base de água e os resultados obtidos mostraram um aumento da resistência abrasão das tintas, mostrando uma nova abordagem para a síntese de látexes de poli(Es/ABu/AA/AM) na presença de emulsificantes reativos para aplicação em tintas imobiliárias a base de água.