Influência da concentração de sílica, energia de dispersão e umidade na estabilidade de fluidos dilatantes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Heinze, Daniel Alves
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121923
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Danilo Justino Carastan
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Entretanto, novas aplicações dependem do entendimento de como sua composição impacta a sua estabilidade em função do tempo e de ciclos de cisalhamento, de modo a otimizar a produção e uso de fluidos dilatantes. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo sistemático da influência da concentração de sílica, energia de dispersão das partículas na produção do fluido dilatante e presença ou não de umidade no armazenamento, nas propriedades ao longo do tempo desse material, além do efeito da adição do surfactante poloxamer P335. Fluidos dilatantes foram obtidos pela mistura de polietilenoglicol (PEG) com nanopartículas de sílica em suspensão com o auxílio de ultrassom. A estabilidade deles foi estudada por testes reológicos em função do tempo ao longo de 24 semanas. A influência do cisalhamento foi estudada em função de ciclos de cisalhamento/repouso no material. Os resultados mostraram que a estabilidade em função do tempo está relacionada com a viscosidade crítica da amostra, sendo que quanto maior sua viscosidade, maior a tendência de perder o comportamento dilatante. Também foi visto que fluidos dilatantes são susceptíveis à absorção de umidade, e isso leva à diminuição da viscosidade. Os testes de cisalhamento mostraram que amostras com maiores viscosidades perdem mais propriedades quando cisalhadas, principalmente as produzidas com menores energias de dispersão, sendo favorável a utilização de maiores concentrações de partículas em vez de menores energias de dispersão para obter melhor estabilidade ao cisalhamento. Por fim, o uso de P335 mostrou-se eficaz para o aumento da viscosidade crítica de fluidos dilatantes, entretanto também resultou em aumento da instabilidade em amostras com maiores frações de sílica. O P335 aumentou a estabilidade de amostras com baixa concentração de sílica armazenadas em condições ambiente de umidade. Além disso, ele melhorou a estabilidade térmica de amostras que são susceptíveis à gelificação causada por temperatura.Shear thickening fluids (STF) are materials that can undergo large increases in viscosity when subjected to critical stresses. These materials are thus great alternatives for applications where energy dissipation is important, such as in the production of bulletproof vests, shock absorbing equipment, among others. However, new applications depend on understanding how their composition impacts their time stability as well as the influence of shearing cycles on their properties, in order to optimize their production and use. The objective of this work is to develop a systematic study of the influence of silica concentration, the energy used to disperse particles during production of STF, and the presence or absence of moisture during storage, on the properties of this material over time, besides the effect of the addition of poloxamer P335 surfactant. STF were obtained by mixing polyethylene glycol (PEG) with suspended silica nanoparticles with the aid of ultrasound. Their stability was studied by rheological tests as a function of time during 24 weeks. The influence of shear was studied as a function of shear/rest cycles in the material. The results showed that the stability as a function of time is related to the critical viscosity of the sample. The higher the viscosity, the greater the tendency to lose the shear thickening behavior. STF are susceptible to moisture absorption and this leads to decreased viscosity. Shear tests showed that samples with higher viscosities lose more properties when sheared, especially those produced with lower dispersion energies, favoring the use of higher particle concentrations rather than lower dispersion energies for better shear stability. Finally, the use of P335 was effective to increase the critical viscosity of shear thickening fluids, however, it also resulted in more prominent instability in samples with higher silica fractions. P335 increased the stability of samples with low silica concentration stored under regular humidity environment. In addition, it has improved the thermal stability of samples that are susceptible to gelling caused by temperature.Carastan, Danilo JustinoVidotti, Suel EricDemarquette, Nicole RaymondeHeinze, Daniel Alves2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf91 f.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121923http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121923&midiaext=78808http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121923&midiaext=78807Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=121923porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-18T16:40:02Zoai:BDTD:121923Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-18T16:40:02Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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