Desenvolvimento de dispersões dilatantes utilizando diferentes nanopartículas como fase dispersa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soares, Anderson Santos
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118394
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Danilo Justino Carastan
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spelling Desenvolvimento de dispersões dilatantes utilizando diferentes nanopartículas como fase dispersaREOLOGIA DE DISPERSÕESNANOCOMPÓSITOSFLUIDOS DILATANTESNANOPARTÍCULASRHEOLOGYOF DISPERSIONSNANOCOMPOSITESHEAR THICKENINGFLUIDSNANOPARTICLESPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Danilo Justino CarastanDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2018.O estudo de dispersões tem sido extremamente relevante no desenvolvimento de novas tecnologias. Um exemplo são dispersões de partículas em polietilenoglicol (PEG) com propriedades reológicas dilatantes, podendo ser utilizadas como absorvedores de impacto em aplicações como equipamentos esportivos e agentes antiperfuração em coletes à prova de balas. Neste trabalho foi realizado um estudo do comportamento reológico de uma série de dispersões de nanopartículas em polietilenoglicol (PEG 300) preparadas por sonda ultrassônica. Diferentes nanopartículas foram utilizadas, incluindo silicatos como haloisita, montmorilonita, laponita, e duas sílicas de fumo, uma hidrofílica e outra hidrofóbica. As dispersões foram preparadas contendo concentrações em volume entre 10% e 25% e suas propriedades reológicas foram estudadas, almejando-se desenvolver fluidos com propriedades dilatantes. Foi avaliado também o efeito de diversos parâmetros durante a preparação das dispersões, como o tempo e amplitude de sonicação, bem como o efeito da massa molar do meio dispersor polimérico, temperatura de evaporação do solvente e concentração de partículas no meio. A maioria das dispersões estudadas apresentou comportamento pseudoplástico, com exceção das dispersões envolvendo nanopartículas de sílica de fumo hidrofílica, que apresentaram um aumento da viscosidade em determinado intervalo de taxa de cisalhamento, ou seja, comportamento dilatante. Também verificou-se que existe um intervalo de tempo e amplitude de sonicação ideais para otimização das propriedades dilatantes da dispersão. Outros fatores analisados, como a temperatura de evaporação do solvente, nas dispersões de sílica, e a massa molar do meio dispersor também afetaram as propriedades reológicas resultantes. Por fim, constatou-se que a produção de dispersões híbridas, envolvendo mistura de nanopartículas, pode ser benéfica para as propriedades dilatantes em condições específicas. Assim, foi observado que existe uma grande margem para melhorias no desenvolvimento de fluidos dilatantes com propriedades otimizadas, com grande potencial para o uso em diversas aplicações.The study of dispersions has been extremely relevant in the development of new technologies. One example are particle dispersions in poly(ethylene glycol) (PEG) with shear thickening rheological properties, which can be used as shock absorbers in sports equipment and stab-resistant agents in bulletproof. This work presents a study of the rheological behavior of a series of nanoparticle dispersions in poly(ethylene glycol) (PEG 300) prepared using an ultrasonic horn. Different nanoparticles were used, including silicates such as halloysite, montmorillonite and laponite, and two fumed silicas, one hydrophilic and the other one hydrophobic. The dispersions were prepared containing volume concentrations ranging from 10% to 25%, and their rheological properties were studied, aiming to develop shear thickening fluids. The effect of several parameters was evaluated during dispersion procedures, such as the effect of time and amplitude of sonication on rheological properties of the samples, as well as the effect of the molar mass of the polymeric dispersion medium, the solvent evaporation temperature and volume concentration of particles. Most dispersions studied exhibited shear thinning behavior, with the exception of the dispersions containing hydrophilic silica, which presented an increase in the viscosity curve in a certain range of shear rate, i.e., shear thickening behavior. It was also verified that there is an optimum time and amplitude sonication range to achieve the best shear thickening properties. Other factors analyzed, such as the evaporation temperature of the solvent in the silica dispersions, and the molar mass of the polymeric dispersing medium also affected the resulting rheological properties. Finally, it has been found that the development of hybrid dispersions, involving nanoparticle mixtures, may be beneficial to the shear thickening properties under certain conditions. Thus, it was observed that there is room for improvements in shear thickening fluid development with optimized properties, with great potential to be used in several applications.Carastan, Danilo JustinoChinellato, Anne CristineSetz, Luiz Fernando GrespanSoares, Anderson Santos2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf99 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118394http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118394&midiaext=77535http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118394&midiaext=77536Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=118394porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-24T11:25:01Zoai:BDTD:118394Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-24T11:25:01Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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