Funcionalização não covalente de nanotubos de carbono e grafeno para aplicação em compósitos carbono/epóxi
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AAFFBU |
Resumo: | A adição de grafeno e nanotubos de carbono (CNT) em materiais compósitos para melhoria das propriedades mecânicas vem sendo relatada por diferentes autores. No entanto, essas estruturas tendem a se aglomerar quando a energia do processo de dispersão é removida, devido às interações de van der Waals entre os nanotubos e as camadas de grafeno. Uma possível solução para esse problema seria a funcionalização não covalente destas nanoestruturas usando surfactantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso de surfactantes no comportamento de compósitos carbono/epóxi nanomodificados por grafeno e CNT. Foram utilizados grafeno multicamadas e nanotubos de carbono de paredes múltiplas, os quais foram dispersos com os surfactantes dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDBS) e polioxietilenononilfenil éter (IGEPAL® CO-890). As análises morfológicas e estruturais foram realizadas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração (ASTM D3039), de flexão em três pontos (ASTM D790) e do tipo dog bone (ASTM D638). Tanto no teste de tração quanto no de flexão os valores de rigidez obtidos foram estatisticamente iguais ao do branco, indicando que esta propriedade não foi afetada pela funcionalização das nanoestruturas. No entanto, a resistência à tração apresentou aumento de 23,5% e a resistência à flexão foi melhorada em 11,5% quando o surfactante não iônico CO890 foi utilizado. Os resultados dos ensaios do tipo dog bone indicaram que houve uma mudança no modo de falha de frágil para dúctil com a adição das nanoestruturas. Os resultados das análises morfológicas e estruturais indicaram que as nanoestruturas de carbono foram satisfatoriamente funcionalizadas pelos surfactantes utilizados. |
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Antonio Ferreira AvilaVanessa de Freitas Cunha LinsPatricia Santiago de Oliveira PatricioViviane Cristina Munhoz2019-08-11T12:16:12Z2019-08-11T12:16:12Z2016-03-11http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AAFFBUA adição de grafeno e nanotubos de carbono (CNT) em materiais compósitos para melhoria das propriedades mecânicas vem sendo relatada por diferentes autores. No entanto, essas estruturas tendem a se aglomerar quando a energia do processo de dispersão é removida, devido às interações de van der Waals entre os nanotubos e as camadas de grafeno. Uma possível solução para esse problema seria a funcionalização não covalente destas nanoestruturas usando surfactantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso de surfactantes no comportamento de compósitos carbono/epóxi nanomodificados por grafeno e CNT. Foram utilizados grafeno multicamadas e nanotubos de carbono de paredes múltiplas, os quais foram dispersos com os surfactantes dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDBS) e polioxietilenononilfenil éter (IGEPAL® CO-890). As análises morfológicas e estruturais foram realizadas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração (ASTM D3039), de flexão em três pontos (ASTM D790) e do tipo dog bone (ASTM D638). Tanto no teste de tração quanto no de flexão os valores de rigidez obtidos foram estatisticamente iguais ao do branco, indicando que esta propriedade não foi afetada pela funcionalização das nanoestruturas. No entanto, a resistência à tração apresentou aumento de 23,5% e a resistência à flexão foi melhorada em 11,5% quando o surfactante não iônico CO890 foi utilizado. Os resultados dos ensaios do tipo dog bone indicaram que houve uma mudança no modo de falha de frágil para dúctil com a adição das nanoestruturas. Os resultados das análises morfológicas e estruturais indicaram que as nanoestruturas de carbono foram satisfatoriamente funcionalizadas pelos surfactantes utilizados.The addition of graphene and carbon nanotubes (CNT) as nanofillers in composite materials to improve its mechanical properties has been reported by different authors. However, these structures have the tendency to agglomerate when the energy provided by the dispersion process is removed, due to the van der Waals forces between nanotubes and graphene sheets. One possible solution to overcome this problem is the non-covalent functionalization of these nanostructures by the usage of surfactants. This research goal is to analyze the surfactant effect on the overall behavior of carbon/epoxy composites nanomodified by graphene and carbon nanotubes. Multi-layered graphene and multiwall carbon nanotubes were dispersed with the surfactants Sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS) and Polyoxyethylenenonylphenyl ether (IGEPAL® CO-890). The morphological and structural analysis was performed using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. The mechanical properties were evaluated by tensile tests (ASTM D 3039), three point bending test (ASTM D 790) and tensile tests of dog bone shape specimens (ASTM D638). The stiffness values obtained in both tensile and bending tests were statistically equal to the blank, indicating that the stiffness seems to be insensible to functionalized nanostructures. Nevertheless, an improvement on the ultimate strength of 23.5% for tensile tests and of 11.5% for bending tests was observed when the non-ionic CO890 surfactant was employed. The results of the dog bone tensile tests indicate a change on epoxy behavior from brittle to ductile. The morphological and structural analysis results indicated that the carbon nanostructures were well functionalized by the surfactants used.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGCompósitos poliméricosAgentes ativos de superfíciesNanotubos de carbonoEngenharia mecânicaNanocompósitosSurfactantesNanotubos de carbonoGrafenoFuncionalização não covalente de nanotubos de carbono e grafeno para aplicação em compósitos carbono/epóxiinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o_viviane_munhoz.pdfapplication/pdf3746082https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-AAFFBU/1/disserta__o_viviane_munhoz.pdfed040adb4450867d5e202e611ef8b192MD51TEXTdisserta__o_viviane_munhoz.pdf.txtdisserta__o_viviane_munhoz.pdf.txtExtracted texttext/plain151219https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-AAFFBU/2/disserta__o_viviane_munhoz.pdf.txtfb5730543c188b5b2aaabb2ee9282955MD521843/BUBD-AAFFBU2019-11-14 07:44:24.422oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUBD-AAFFBURepositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T10:44:24Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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