Compósitos com interfaces autorreparáveis de poli(metacrilato de metila) (PMMA) contendo fibras de carbono decoradas com pontos quânticos de carbono

• Autor(a) principal: Érica Correia Duarte
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/36708; https://orcid.org/0000-0002-4953-1692
• topic: Compósitos; Fibras de carbono; Autorreparo; Interface; Pontos de carbono; Materiais; Ciência dos materiais; Compósitos poliméricos; Fibras de carbono; Interface

O descolamento interfacial entre matriz polimérica e fibras em compósitos é frequentemente observado quando cargas mecânicas são aplicadas a estes compósitos poliméricos reforçados com fibras. Esses defeitos geralmente acabam levando a uma fratura catastrófica dos compósitos. Neste trabalho, testamos a hipótese de que interfaces em compósitos poliméricos poderiam ser projetadas e criadas para exibir habilidades de autorreparo, na região interfacial entre a fibra e a matriz polimérica, para que pudessem se recuperar de qualquer dano eventual e resistir a novas cargas mecânicas. A metodologia de autorreparo proposta é pela adição de pontos quânticos de carbono. Os pontos de carbono (PC) foram dispersos na superfície de fibras de carbono (FC) tratadas quimicamente pelo método de imersão. Essas fibras decoradas foram incorporadas na matriz de poli(metacrilato de metila) pelo método de moldagem por compressão, utilizando-se o tecido de FC e pelo método de misturador por alta intensidade com FC picadas. Os PC com diâmetros de 10nm (comprovado por MET) e com grupos funcionais, como grupos amina e carboxílicos (comprovados por CHN e FTIR), foram sintetizados com sucesso pelo método de pirólise por micro-ondas. A deposição de PC na superfície das FC foi avaliada e quantificada por espectroscopia UV-vis e foi determinado 1,2% em peso de PC na FC. Imagens AFM da superfície das fibras de carbono mostraram diferença de rugosidade entre as fibras tratadas. Compósitos com diferentes tratamentos de superfície (incluindo a presença de PC) não mostraram diferenças significativas em resistência, rigidez e amortecimento, sugerindo que os tratamentos de superfície na FC não levaram a grandes mudanças no grau de interação interfacial. Para os compósitos fabricados pelo método de misturador de alta intensidade foi possível indicar pelo teste de autorreparo que os compósitos danificados com FC decorado com PC foram capazes de restaurar suas propriedades originais, enquanto nenhum efeito de autorreparo foi observado em compósitos sem PC na FC. O comportamento de autorreparo observado entre PMMA e FC com PC é devido às interações entre grupos químicos na superfície do PC e PMMA. Assim, os danos relacionados aos descolamentos interfaciais da matriz da fibra podem ser reparados por meio de interações reversíveis baseadas em PC.