Caracterização eletromagnética de compósitos à base de resina epóxi reforçada com nanopartículas de argila, alumina e carbono
Data
2023-01-13
Autores
Reis, Felipe Carlos dos 
Orientadores
Rezende, Mirabel Cerqueira
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Progress in the fields of telecommunication and electronics brings with it new challenges regarding the availability of equipment with protection against electromagnetic interference. This scenario is attributed to the growing manufacture of cellular devices, antennas, radars, and medical equipment, with increasingly miniaturized and complex circuits, which demand large investments in research in this area of operation. In this sense, the study of polymeric materials for the application in electromagnetic shielding is of strategic importance for the growth of this sector, as these meet the requirements of lightness, flexibility, and ease of conformation. More specifically, polymers reinforced with nanofillers have received great attention from the industry and academia for their multifunctionality. In this scope, this course completion work aimed at the electromagnetic, electrical, and morphological characterization of epoxy resin composites reinforced with nanoclays, nanoalumina, carbon nanotubes (CNTs), and graphene. The samples were submitted to morphological characterization by scanning electron microscopy (SEM), electrical properties by means of electrical impedance spectroscopy, and electromagnetic characterization in frequency range of 8.2 to 12.4 GHz, with the determination of electrical permittivity and scattering parameters. CNT composite microscopies revealed the presence of agglomerates of nanotubes in the matrix. The proximity between the CNTs is corroborated by the increase in the electrical conductivity of material, possibly due to the tunneling mechanism. These composites also showed the formation of a long-range electron transport network, which favored losses by absorption (SEA = 1.33 dB) and reflection (SER = 3.38 dB) and reflectivity of -6.61 dB, at 10.8 GHz. The incorporation of graphene, on the other hand, only resulted in the slight increase in reflection attenuation (SER = 2.11 dB), with no contribution of absorption. Composites with nanoclays and nanoalumina did not show significant electrical and electromagnetic results
O progresso nos campos da telecomunicação e eletrônica traz consigo novos desafios com relação à disponibilização de equipamentos com proteção contra a interferência eletromagnética. Esse cenário é atribuído à crescente fabricação de aparelhos celulares, antenas, radares e equipamentos médicos, com circuitos cada vez mais miniaturizados e complexos, que demandam grandes investimentos em pesquisa nessa área de atuação. Nesse sentido, o estudo de materiais poliméricos para a aplicação em blindagem eletromagnética é de importância estratégica para o crescimento desse setor, pois esses atendem requisitos de leveza, flexibilidade e facilidade de conformação. Mais especificamente, polímeros reforçados com nanocargas têm recebido grande atenção da indústria e academia por sua multifuncionalidade. Nesse escopo, este trabalho de conclusão de curso visou a caracterização eletromagnética, elétrica e morfológica de compósitos de resina epóxi reforçados com nanoargilas, nanoalumina, nanotubos de carbono (CNTs) e grafeno. As amostras foram submetidas à caracterização morfológica, por microscopia eletrônica de varredura (MEV), propriedades elétricas por meio de espectroscopia de impedância elétrica e eletromagnética, com a determinação da permissividade elétrica e parâmetros de espalhamento, na faixa de frequências de 8,2 a 12,4 GHz. As microscopias dos compósitos com CNTs revelaram a presença de aglomerados de nanotubos na matriz. A proximidade entre os CNTs é corroborada pelo aumento da condutividade elétrica do material, possivelmente pelo mecanismo de tunelamento. Esses compósitos ainda mostraram a formação de uma rede de transporte de elétrons de longo alcance, que favoreceu perdas por absorção (SEA = 1,33 dB), reflexão (SER = 3,38 dB) e refletividade (RL = -6,61 dB em 10,8 GHz). A incorporação de grafeno, por outro lado, resultou apenas no discreto aumento da atenuação por reflexão (SER = 2,11 dB), sem contribuição por absorção. Os compósitos com nanoargilas e nanoalumina não apresentaram resultados elétricos e eletromagnéticos significativos
O progresso nos campos da telecomunicação e eletrônica traz consigo novos desafios com relação à disponibilização de equipamentos com proteção contra a interferência eletromagnética. Esse cenário é atribuído à crescente fabricação de aparelhos celulares, antenas, radares e equipamentos médicos, com circuitos cada vez mais miniaturizados e complexos, que demandam grandes investimentos em pesquisa nessa área de atuação. Nesse sentido, o estudo de materiais poliméricos para a aplicação em blindagem eletromagnética é de importância estratégica para o crescimento desse setor, pois esses atendem requisitos de leveza, flexibilidade e facilidade de conformação. Mais especificamente, polímeros reforçados com nanocargas têm recebido grande atenção da indústria e academia por sua multifuncionalidade. Nesse escopo, este trabalho de conclusão de curso visou a caracterização eletromagnética, elétrica e morfológica de compósitos de resina epóxi reforçados com nanoargilas, nanoalumina, nanotubos de carbono (CNTs) e grafeno. As amostras foram submetidas à caracterização morfológica, por microscopia eletrônica de varredura (MEV), propriedades elétricas por meio de espectroscopia de impedância elétrica e eletromagnética, com a determinação da permissividade elétrica e parâmetros de espalhamento, na faixa de frequências de 8,2 a 12,4 GHz. As microscopias dos compósitos com CNTs revelaram a presença de aglomerados de nanotubos na matriz. A proximidade entre os CNTs é corroborada pelo aumento da condutividade elétrica do material, possivelmente pelo mecanismo de tunelamento. Esses compósitos ainda mostraram a formação de uma rede de transporte de elétrons de longo alcance, que favoreceu perdas por absorção (SEA = 1,33 dB), reflexão (SER = 3,38 dB) e refletividade (RL = -6,61 dB em 10,8 GHz). A incorporação de grafeno, por outro lado, resultou apenas no discreto aumento da atenuação por reflexão (SER = 2,11 dB), sem contribuição por absorção. Os compósitos com nanoargilas e nanoalumina não apresentaram resultados elétricos e eletromagnéticos significativos
Descrição
Citação
Reis, Felipe Carlos dos. Caracterização eletromagnética de compósitos à base de resina epóxi reforçada com nanopartículas de argila, alumina e carbono. Trabalho de conclusão de curso (graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Paulo, Instituto de Ciência e Tecnologia, p. 63, 2023.